基于生物信息学分析老年骨质疏松差异表达基因及m^(6)A相关蛋白的研究

目的通过生物信息学方法探讨老年骨质疏松相关基因表达谱及m^(6)A相关蛋白基因表达。方法检索GEO数据库获得数据集,使用R语言软件分析获得差异表达基因(DEGs)并进行基因本体论(GO)及京都基因和基因组数据库(KEGG)分析。筛选有表达差异的m^(6)A甲基化相关蛋白,获得差异表达谱。构建蛋白相互作用(PPI)网络,计算DEGs的连接度并分析和筛选网络集簇模块,根据degree值筛选核心靶点。结果本研究共获得292个DEGs。对其进行GO分析发现DEGs富集中存在骨化过程的富集。在20个候选m^(6)A蛋白中筛选得到8个基因并获得其差异表达特征。通过PPI网络分析筛选出2个网络集簇模块,并得到10个关键基因。结论本研究获得了相关基因富集的通路及生物学过程,筛选出有差异表达的m^(6)A相关蛋白基因表达谱,并通过PPI网络筛选出关键基因,为老年骨质疏松症的相关研究提供了新思路。

3D细胞培养和类器官在骨髓源性间充质干细胞成骨分化中的研究进展

类器官(organoids)来源于自体的组织及干细胞,是通过体外3D培养后形成的细胞团块,这种团块具有原始组织及器官的三维结构,并保留了相对应的功能和遗传特征。由于其具有模拟特定机体器官的发育和疾病发生发展的潜能,这一模型在多种药物的筛选和分子机制研究中拥有更多的优势。近年来,已有实验表明骨髓源性间充质干细胞(BMSCs)通过3D培养及成骨分化可以形成骨的类器官,并可以植入机体发挥特定的作用。这种骨类器官模型的构建,不仅可以为骨质疏松等相关疾病研究提供更多方法,还在骨组织移植及修复等组织工程学中发挥重要作用。本文就BMSCs成骨分化的类器官相关3D模型研究进展作一综述,为BMSCs成骨分化的类器官的基础和临床研究提供更多理论依据和思路。

成骨分化内源性竞争性lncRNA-miRNA-mRNA网络与核心基因的研究

目的揭示成骨分化中内源性竞争性长链非编码核糖核酸lncRNA(long noncoding RNA,lncRNA)与下游潜在的微小核糖核酸(micro-ribonucleic acid, microRNA,miRNA)及信使核糖核酸(messenger RNA,mRNA)的表达关系,构建内源性竞争性lncRNA-miRNA-mRNA网络。方法选取NCBI基因表达综合数据库基因芯片GSE89330、GSE72429、GSE74837,应用GEO2R获得差异基因(differentially expressed genes, DEGs)、差异lncRNA(differentially expressed lncRNA,DElncRNAs)和差异miRNA (differentially expressed miRNA,DEmiRNAs)。通过DAVID数据库(Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery)进行DEGs功能富集分析(GO analysis)和KEGG分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analysis)。利用miRWalk在线工具、DIANA在线分析工具lncBASE 2.0预测DEGs的上游潜在靶点和DEmiRNAs的lncRNA潜在靶点,互相比对,利用Cytoscape构建lncRNA-miRNA-mRNA互作网络。应用STRING(Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes)、Cytoscape和MCODE(Molecular Complex Detection)软件建立蛋白相互作用网络(PPI network),计算DEGs的各个连接度并分析和筛选网络集簇模块,并进行关键基因(hub gene)筛选。结果共获得186个DEGs,包含81个下调基因和105个上调基因;89个DEmiRNA,包括25个下调miRNA和64个上调miRNA;441个DElncRNA,包括205个下调lncRNA和236个上调lncRNA。最终筛选出84个DEGS和7个DEmiRNA及11个DElncRNAs构建lncRNA-miRNA-mRNA互作网络。对186个DEGs GO分析发现其功能主要富集在炎症反应和血管生成中,其分子功能主要在生长因子活化中。通过PPI网络分析,筛选出两个网络集簇模块,并得到10个关键基因(IL6、CXCL12、CXCL8、CCL2、HGF、LEP、VCAM1、CXCL1、SAA1、FOS)。结论通过lncRNA-miRNA-mRNA互作网络,预测了新的潜在内源性竞争性lncRNA与下游miRNA-mRNA存在联系。

m^(6)A甲基化修饰生物学特性及在骨再生中的作用

m^(6)A甲基化修饰是一种广泛存在于真核生物的表观遗传修饰,其在RNA水平通过剪接、稳定、降解等方式加工RNA,改变基因的表达,从而调节细胞的增殖、分化、成熟和衰老等生理过程。近年来许多临床和基础研究表明,骨代谢与骨再生的复杂生理过程与m^(6)A甲基化修饰密切相关,并通过多种分子机制调控成骨再生过程。本文针对m^(6)A甲基化修饰的生物学特性及在骨生成中的相关研究文献和数据进行综述,为m^(6)A甲基化修饰在骨代谢疾病及骨再生的研究提供新的思路。