[發明專利]一種絕經后骨質疏松癥相關基因篩選與功能分析方法

在審

• 申請號: 202011054579.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114333990A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 葉偉亮;楊躍梅;李立杰
• 申請（專利權）人: 北京璦格干細胞科技有限公司
• 主分類號: G16B20/20
• 分類號: G16B20/20;G16B40/00;G16B50/30;C12Q1/6883
• 代理公司: 北京慧尚知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11743
• 代理人: 吉海蓮;鮑曉芳

本發明公開了一種絕經后骨質疏松癥相關基因篩選與功能分析方法，該方法包括以下步驟：從GEO數據庫中尋找絕經后骨質疏松癥相關的基因表達芯片，并獲得基因表達結果；利用Venn圖尋找兩個芯片數據集中重疊的差異基因；利用Metascape和DAVID數據庫進行基因富集功能分析。本發明利用多種在線數據庫下載表達差異基因，尋找在兩種芯片數據集中共同表達的差異基因，以及對共同表達差異基因進行生物信息學分析，為絕經后骨質疏松癥相關的標志物篩選、分子發病機制等提供有意義的探索和依據。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種絕經后骨質疏松癥相關基因篩選與功能分析方法。

背景技術

骨質疏松癥(Osteoporosis,OP)是以骨礦物質密度(BMD)降低、骨骼微結構退化為特征的致使骨的脆性增加以及易于發生骨折的一種全身性骨骼疾病。女性絕經后由于卵巢功能衰退、雌激素水平下降、骨丟失增加而引起的骨質疏松稱為絕經后骨質疏松癥(postmenopausal osteoporosis,PMOP)。骨質疏松最嚴重的后果是骨折，全球范圍內，每年大約有900萬例臨床骨質疏松性骨折。在我國60歲以上的女性中，骨質疏松發病率高達40-50％，其中30-50％將經歷骨質疏松性骨折，骨質疏松性骨折有較高的發病率和死亡率，顯著增加醫療費用。隨著人類壽命的延長和老齡化社會的到來，骨質疏松癥的發病率正逐年上升，已成為一個世界性的公共衛生問題，作為目前研究最多，同時也是發病率最高的骨質疏松癥類型，絕經后骨質疏松癥的防治已成為一個重要的保健課題。

骨質疏松癥起源于骨重建系統平衡的破壞，是破骨細胞(osteoclast,OC)行使骨吸收與成骨細胞(osteoblast,OB)行使骨形成作用失衡的結果，骨吸收過度活躍或骨形成不足都將導致骨質疏松。骨質疏松癥的治療策略包括抑制骨吸收和/或促進骨形成。前者通過抗骨吸收藥物如雌激素和雙磷酸鹽(BP)抑制破骨細胞形成實現，后者通過促骨質合成劑(anabolic agent)如甲狀旁腺激素(PTH)和硬骨素(sclerostin)抑制劑等，促進成骨細胞增殖和分化而實現。這些藥物在長期應用中存在一定的副作用，并且用藥物治療骨質疏松癥的療效并不理想。

研究發現，一系列信號通路與絕經后骨質疏松癥有關，包括通過SIRT1-NF-kB信號通路或通過RANKL/RANK/OPG系統與Wnt/β-catenin通路之間的功能通訊調節成骨細胞分化，Notch信號通路對骨髓間充質干細胞增殖和分化的影響。目前，中國絕經后婦女中發現了大量與骨質疏松癥相關的功能或潛在的遺傳相關基因，例如骨保護素(OPG)基因，雌激素受體β(ESR2)基因，人類白細胞抗原B(HLA-B)基因。

因此，探索尋找絕經后骨質疏松癥相關的生物標志物，已成為絕經后骨質疏松癥早期診斷、治療研究中的熱點問題。絕經后骨質疏松癥的早期診斷，不僅能夠幫助醫生制定合理的早期治療策略，提高治療效果，而且能夠大大降低患者的治療成本，具有重要的臨床和科學意義。

基因表達數據庫(Gene Expression Omnibus，GEO)是當今最大、最全面的公共基因表達數據資源，包括高通量實驗數據的廣泛分類，有單通道和雙通道以微陣列為基礎的對mRNA豐度的測定；基因組DNA和蛋白質分子的實驗數據。迄今為止，GEO數據庫包含的數據含概10000個雜交實驗和來自30種不同生物體。數據庫操作簡單，數據全面，免費共享，并為后期數據挖掘和信息推廣提供了良好的平臺。GEO數據庫在分子生物學領域中有著廣泛的應用前景，為絕經后骨質疏松癥相關基因的挖掘與篩選提供了最佳平臺。

發明內容

本發明的目的在于提供一種絕經后骨質疏松癥相關基因篩選與功能分析的方法，利用GEO數據庫中絕經后骨質疏松癥婦女全血樣本的微陣列數據集GSE56116和GSE100609來篩選與絕經后骨質疏松癥密切相關的DEG(表達差異基因)，通過Venn圖制作確定兩個芯片共有的差異基因，利用DAVID數據庫對篩選出的差異基因進行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析，利用STRING數據庫進行蛋白間相互作用分析，為絕經后骨質疏松癥的標志物篩選、分子發病機制等提供有意義的探索和依據。