基于生物信息学对骨关节炎Hub基因的筛选与验证

作者：吴素雯; 陈政; 蒋元康; 陈雷雷^*

来源：中国组织工程研究, 2023, 27(28): 4525-4532.

• 骨关节炎
• 半月板细胞
• 生物信息学
• Hub基因
• 半月板组织

背景：骨关节炎是以关节疼痛、僵硬、肿胀为主要临床表现的一种退行性疾病，目前关于骨关节炎的发病机制尚不明确。目的：基于生物信息学筛选骨关节炎相关数据集的Hub基因，再用细胞实验加以验证，筛选骨关节炎的关键生物标志物。方法：从GEO数据库搜索骨关节炎相关的数据集，通过GEO2R分析筛选差异表达基因，对差异表达基因进行GO、KEGG富集分析，同时对数据集所有基因进行GESA分析，使用String网站构建差异表达基因的PPI网络，利用Cytoscape软件中的MCODE插件对PPI网络进行功能模块分析，使用插件CytoHubba筛选评分最高的10个Hub基因。提取SD大鼠膝关节半月板细胞，实验组以白细胞介素1β(10 ng/mL)干预细胞24 h复制骨关节炎症模型，以未干预组为对照，采用RT-qPCR法检测Hub基因的表达。结果与结论：(1)筛选出的差异表达基因中上调基因147个、下调基因212个，GO、KEGG和GSEA分析结果显示，富集的通路及生物过程主要涉及胶原纤维组织、细胞外基质的相互作用、Th17细胞分化和白细胞介素17等；利用Cytoscape软件中的插件CytoHubba筛选MCC算法中评分最高的10个Hub基因，分别是COL1A1、COL3A1、COL5A1、COL5A2、COL6A3、LOX、LOXL1、LOXL2、POSTN、PLOD1；(2)RT-qPCR检测结果显示，与对照组相比，实验组COL1A1、COL3A1、COL5A1、COL5A2、COL6A3、LOXL1、LOXL2的mRNA表达降低(P <0.000 1),LOX和POSTN的mRNA表达升高(P <0.000 1)，两组PLOD1的mRNA表达无明显差异(P> 0.05)；(3)结果显示，骨关节炎的Hub基因表达差异可能为日后了解骨关节炎的发展提供新见解。

• 单位
  广州中医药大学第三附属医院; 广州中医药大学