SCIENTIFIC REPORTS
2017-07-17 文章来源:海军军医大学(第二军医大学)附属长征医院 作者:徐 辰 张 颖(骨科在线基础专业副主编) 点击量:682 我要说
来自海军军医大学(第二军医大学)附属长征医院脊柱一科袁文教授课题组团队在《Scientific Reports》杂志在线发表题为“Integrated microRNA-mRNA analyses reveal OPLL specific microRNA regulatory network using high-throughput sequencing”的文章。该文章首次利用人后纵韧带组织进行了基于二代测序技术的后纵韧带骨化症(OPLL)RNA组学分析研究。在研究中课题组通过对比了OPLL患者后纵韧带组织与非OPLL患者后纵韧带组织的信使RNA(mRNA)水平以及微小RNA(miRNA)水平间的差异,找到了具有OPLL疾病代表性的miRNA-mRNA调控网络及关键分子。而该网络中的关键因子与成骨分化亦密切相关,在OPLL疾病的发生发展中可能起到了重要作用,首次从RNA组学层面对OPLL的发生发展进行了系统研究,为进一步揭示OPLL疾病的发生机制,以及预防、诊断和治疗的发展起到积极的推动作用。
后纵韧带骨化症(OPLL)是脊柱外科的常见疾病之一。由于脊柱后纵韧带的异常骨化以及骨化物逐渐增大,侵占椎管空间并直接压迫脊髓,从而引起患者四肢与躯干感觉、运动及括约肌功能障碍,导致四肢瘫痪和大小便失禁,是严重危害人类健康的疾病。该疾病的发现可追溯至上世纪的六十年代,由日本人首次报导与描述。而尽管目前随着诊疗技术的不断改进,我们接触到了越来越多的OPLL患者,但其发病人群分布上仍呈现出明显的亚洲人种特异性。在日本人群中的发生率高达1.9%至4.3%,而在年龄超过65岁的亚洲人中,OPLL的发病率可高达20%~34%,此外仅不足1%的欧美人种患有该疾病。因此遗传因素对该疾病的发病可能起到至关重要的作用。
许多研究表明成骨相关基因如Smad1、Runx2、Col1a1等的单核苷酸多态性(SNP)改变与OPLL的发病密切相关,也有研究认为上述成骨基因的表达变化也会引起OPLL疾病的发生。然而,对于上述成骨相关基因在OPLL疾病中受到什么分子调控,为什么会出现异常表达的原因并没有系统的进行研究过。因此,课题组针对具有重要表达调控作用的miRNA组学进行了系统分析和研究,通过生物信息学技术找到了一批具有OPLL疾病代表性的OPLL致病性miRNA。
MicroRNAs(miRNAs)是近年来RNA生物学领域中的重大发现。它是一类平均长度只有22个核苷酸的小分子非编码RNA。在人类中表达的miRNA 有一千多种,人体中60%的基因都可能被其调节。miRNA 对靶基因的调节参与了个体发育、细胞分化与增殖、凋亡等一系列生物学过程,在肿瘤、代谢紊乱等人类疾病的产生和发展过程中起到了重要的作用。由于miRNA作用方式的是以靶位点序列特异性为基础的,因此一个miRNA可能作用于多个mRNA,而一个mRNA又可能接受多个miRNA的调控,从而使得miRNA的调控机制如同网络一般错综复杂。
为了试图揭示OPLL疾病中miRNA调控网络的样貌,课题组利用高通量二代测序技术针对OPLL及韧带正常患者的后纵韧带组织进行了miRNA组的测序,将差异表达的miRNA进行了功能分类注释分析(Gene Ontology Analysis),尔后根据差异miRNA的功能构建上调与下调的信号通路网络图。结果显示,在OPLL患者韧带组织中成骨相关通路调控性miRNA发生了显著的上调。
而在进一步的mRNA-miRNA相互作用网络图的构建中,我们发现差异较高的OPLL特异性miRNA分子其靶基因与成骨分化密切相关。至此利用二代测序技术结合生物信息学分析发现了具有高度韧带成骨相关的miRNA调控网络,首次揭示了miRNA在OPLL疾病中的作用及潜在机制。
该工作主要由海军军医大学附属长征医院的脊柱一科博士徐辰在导师袁文教授及刘洋副教授的指导下完成。这篇论文是袁文教授课题组在脊柱退行性变疾病发病机制研究中取得的又一重要研究成果。课题组长期致力于脊柱退行性变疾病发病机制研究,在椎间盘退变、后纵韧带骨化症等脊柱退行性变疾病致病基因的发现与机制研究中取得一系列重要研究成果,课题组相关成果已经陆续发表在《Arthritis & Rheumatology》,《American Journal of Pathology》,《Oncotarget》,《Scientific Reports》,《Nature Communications》等国外著名杂志上。