强直性脊柱炎髋关节韧带髋关节韧带骨化相关基因网络构建及Notch4通路促骨化研究

强直性脊柱炎(AS)发病率在炎症性关节炎中占第二位，约有31%的患者病变累及髋关节，其中91%为双侧, 多数患者快速进展，发生髋关节僵直、关节周围韧带骨化、关节强直，造成严重残疾。而AS确切的发病机制目前仍不明确，尤其是髋关节韧带骨化的机制报道很少。本项目研究小组已建立了AS患者组和对照组髋关节韧带组织的标本库，并已采用基因表达谱芯片筛选出差异基因519个，其中上调基因301个，下调基因218个。在此基础上将进一步利用KOBAS等方法对差异表达的基因进行分析，利用MINT等数据库中互作数据构建AS分子信号网络，寻找网络中的重要节点(关键骨化基因)；建立髋关节韧带成纤维细胞骨化诱导模型，利用目标基因过表达或RNA干扰技术及酵母双杂交技术，探索Notch4等目标差异表达基因在AS髋关节韧带骨化病理进程中的作用。从而为临床上寻找抑制髋关节韧带骨化的药物治疗靶点提供前期研究基础。

本课题选择了强直性脊柱炎病人手术髋关节韧带组织标本作为研究对象，和正常人（普通骨折病人）以及类风湿性关节炎病人作了相关对照研究，采取了基因表达谱芯片、采用RNA-Seq数据，多转录组整合以及分子互作网络分析、韧带细胞原代培养、mRNA表达水平检测、免疫组化检测蛋白水平表达等方法，对强直性脊柱炎髋关节韧带骨化的Notch4通路多个基因进行了研究。发现了AS成骨分化相关基因（Smad4，CXCR4，SDF1，MMP1，BMP2，TNFa，OPN，TNFRSF11B/OPG ，COL1A1，COL1A2 和TGFB1），最后确认了3个基因：Matrix metallopeptidase 1（MMP1）和chemokine，C-X-C motif，receptor 4（CXCR4）在三个样本（滑膜和髋关节）中都上调表达，特别是蛋白质互作网络分析发现CXCR4作为整个网络的最中心点，提示它可能和AS的发病，特别是骨化过程密切相关。进一步研究了SDF1-CXCR4信号轴在AS细胞骨化中的作用，首先确定了SDF1和CXCR4在AS来源细胞成骨分化过程中显著性上调，再进一步分析、确认了它们在AS细胞系和患者组织中的表达均明显上升；利用AMD3100和SDF1扰动SDF1-CXCR4信号轴可显著的影响AS来源细胞的成骨分化。这些结果提示CXCR4可作为一个抑制AS患者骨化的潜在药物靶点。发表了SCI论文3篇，总影响因子7.01；还有SCI论文2篇，已投稿。培养博士研究生1人已经毕业；培养硕士研究生2人，毕业1人、在读1人，即将于2014年7月毕业。