王碧雯,駱亞莉,b*,李 研,馬 玉,周嘯天

(甘肅中醫(yī)藥大學(xué)a.甘肅省高校重大疾病分子醫(yī)學(xué)與中醫(yī)藥防治研究省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;b.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理教研室,中國甘肅 蘭州 730000)

間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells,MSCs)有多向分化和自我更新的優(yōu)良特性,這些優(yōu)良特性使其具有修復(fù)和再生受損組織的治療潛力[1～2]。MSCs直接或間接參與骨缺損[3]、軟骨缺損[4]、心肌梗死[5]、神經(jīng)損傷[6]等組織損傷的修復(fù),這使其在臨床應(yīng)用中具有良好的前景[7]。目前,針對(duì)MSCs成骨和成脂分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子、蛋白質(zhì)的研究多見于體外或體內(nèi)實(shí)驗(yàn),從生物信息學(xué)角度對(duì)成骨成脂分化關(guān)鍵基因展開分析的綜合研究少見,本文通過生物信息學(xué)技術(shù)在眾多相關(guān)基因中篩選出關(guān)鍵基因,并試圖揭示成骨成脂分化可能存在的關(guān)聯(lián)點(diǎn)和作用機(jī)制,這對(duì)于進(jìn)一步研究MSCs異常成骨成脂分化的發(fā)生機(jī)制具有重要意義,同時(shí)可為骨質(zhì)疏松癥等骨與脂肪生成不平衡的相關(guān)疾病提供治療思路。

1 材料與方法

1.1 文獻(xiàn)檢索及基因統(tǒng)計(jì)

以“MSC”“osteogenic differentiation”“adipogenic differentiation”為關(guān)鍵詞,通過PubMed檢索公開發(fā)表的與MSCs成骨分化和成脂分化相關(guān)的研究文獻(xiàn),納入文獻(xiàn)包括與MSCs成骨分化和MSCs成脂分化有關(guān)的基因或基因產(chǎn)物的臨床研究、論著、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)、綜述及系統(tǒng)評(píng)價(jià)文獻(xiàn),排除無法獲取摘要的文獻(xiàn)、重復(fù)文獻(xiàn)及其他與研究目的不符的文獻(xiàn),剔除重復(fù)、錯(cuò)誤的基因或基因產(chǎn)物,最終摘選出MSCs成骨分化與成脂分化相關(guān)的差異表達(dá)基因(differentially expressed genes,DEGs)或基因產(chǎn)物。

1.2 生物功能和通路富集分析

將1.1所得有關(guān)基因分別導(dǎo)入在線軟件DAVID(https://david.ncifcrf.gov/tools.jsp),Select I-dentifier選擇 Official gene symbol,Species選擇Homo sapiens,Background設(shè)置為Homo sapiens,設(shè)定P＜0.01,對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行基因本體論(Gene Ontology,GO)分析與京都基因和基因組數(shù)據(jù)庫(K-yoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析。

1.3 基因所表達(dá)蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和關(guān)鍵基因篩選

將1.1所得成骨分化有關(guān)基因和成脂分化有關(guān)基因分別上傳至STRING 11.0(http://STRING-db.org/)軟件進(jìn)行分析,物種設(shè)置“Homo sapiens”,構(gòu)建由導(dǎo)入基因表達(dá)產(chǎn)物所組成的相互作用網(wǎng)絡(luò),以TSV格式導(dǎo)出,并將源文件導(dǎo)入Cytoscape軟件進(jìn)行可視化分析。利用Cytoscape軟件中的插件Centiscape計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)涮匦?繼而根據(jù)節(jié)點(diǎn)度數(shù)(degree)和節(jié)點(diǎn)中介性(betweenness centrality)篩選出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),即MSCs成骨分化與成脂分化的關(guān)鍵基因表達(dá)產(chǎn)物。

1.4 成骨分化與成脂分化共同關(guān)鍵基因篩選

將1.3篩選所得的關(guān)鍵基因表達(dá)產(chǎn)物導(dǎo)入Venny 2.1.0(http://bioinfogp.cnb.csic.es/tools/venny/index.html)在線工具,對(duì)成骨分化和成脂分化的關(guān)鍵基因進(jìn)行交互比較,得到成骨分化和成脂分化共同關(guān)鍵基因。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)檢索及入選情況

經(jīng)PubMed數(shù)據(jù)庫檢索,共獲得成骨分化相關(guān)文獻(xiàn)2 083篇,成脂分化相關(guān)文獻(xiàn)1 028篇,按照納入標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步篩選出符合要求的成骨分化文獻(xiàn)279篇,成脂分化文獻(xiàn)164篇;最終篩選出成骨分化基因及表達(dá)產(chǎn)物217個(gè),成脂分化基因及表達(dá)產(chǎn)物227個(gè)。

2.2 GO分類和KEGG通路分析

利用DAVID數(shù)據(jù)庫對(duì)MSCs成骨分化相關(guān)的DEGs進(jìn)行GO分類,得到P＜0.01的分類281種,其中生物過程(biological process,BP)條目221個(gè),細(xì)胞組分(cellular component,CC)條目19個(gè),分子功能(molecular function,MF)條目41個(gè)。在生物過程層面,這些成骨分化DEGs主要與RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控、成骨細(xì)胞分化等有關(guān)(排名前10位的條目見圖1A);在細(xì)胞組分層面,這些基因大多參與細(xì)胞體、黏著斑、質(zhì)膜外側(cè)、早期內(nèi)體膜等的組成(排名前10位的條目見圖1B);其分子功能的變化主要集中在轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、生長(zhǎng)因子活性、轉(zhuǎn)錄激活子活性以及RNA聚合酶Ⅱ核心啟動(dòng)子近端區(qū)域序列特異性結(jié)合等(排名前10位的條目見圖1C)。進(jìn)一步對(duì)上述基因展開KEGG通路分析,結(jié)果顯示其主要涉及調(diào)節(jié)干細(xì)胞多能性的信號(hào)通路、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)信號(hào)通路、Hippo信號(hào)通路等13條信號(hào)通路(P＜0.01),排名前10位的通路信息見圖1D。

圖1 成骨分化差異表達(dá)基因的GO分類和KEGG通路分析(前10位)Fig.1 Enrichment analysis of GO and KEGG pathway of DEGs in osteogenic differentiation(top 10)

利用DAVID數(shù)據(jù)庫對(duì)MSCs成脂分化相關(guān)的DEGs進(jìn)行GO分類,得到P＜0.01的分類317種,其中BP條目238個(gè)、CC條目24個(gè)、MF條目55個(gè)。在生物過程層面,這些成脂分化DEGs主要與轉(zhuǎn)錄正調(diào)控、DNA模板化、RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控等有關(guān)(排名前10位的條目見圖2A);在細(xì)胞組分層面,這些基因大多參與胞質(zhì)溶膠、SMAD蛋白復(fù)合物、細(xì)胞外區(qū)域等的組成(排名前10位的條目見圖2B);其分子功能的變化主要集中在蛋白質(zhì)結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、轉(zhuǎn)錄激活子活性、RNA聚合酶Ⅱ核心啟動(dòng)子近端區(qū)域序列特異性結(jié)合等(排名前10位的條目見圖2C)。成脂分化相關(guān)DEGs的KEGG通路分析結(jié)果顯示,其主要涉及癌癥通路、調(diào)節(jié)干細(xì)胞多能性的信號(hào)通路、AMPK信號(hào)通路等47條信號(hào)通路(P＜0.01),排名前10位的通路信息見圖2D。

圖2 成脂分化差異表達(dá)基因的GO分類和KEGG通路分析(前10位)Fig.2 Enrichment analysis of GO and KEGG pathway of DEGs in adipogenic differentiation(top 10)

2.3 差異基因所表達(dá)蛋白質(zhì)的相互作用網(wǎng)絡(luò)

將篩選出的217個(gè)成骨分化基因、227個(gè)成脂分化基因分別輸入STRING數(shù)據(jù)庫,得到成骨分化和成脂分化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),將所得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入Cytoscape軟件構(gòu)建可視化網(wǎng)絡(luò)圖(圖3)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)顯示,成骨分化的PPI(protein-protein interaction)網(wǎng)絡(luò)圖共193個(gè)節(jié)點(diǎn)、2 271條邊、平均節(jié)點(diǎn)度數(shù)23.5;成脂分化的PPI網(wǎng)絡(luò)圖共206個(gè)節(jié)點(diǎn)、2 126條邊、平均節(jié)點(diǎn)度數(shù)20.6,這些節(jié)點(diǎn)之間絕大部分存在著密切的相互作用關(guān)系,且有多個(gè)節(jié)點(diǎn)處于網(wǎng)絡(luò)的中心,屬于整個(gè)通路的核心位置。

圖3 PPI網(wǎng)絡(luò)圖(A)成骨分化相關(guān)蛋白質(zhì)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖;(B)成脂分化相關(guān)蛋白質(zhì)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖。Fig.3 PPI network diagram(A)PPI network diagram of osteogenic differentiation related proteins;(B)PPI network diagram of the adipogenic differentiation related proteins.

2.4 關(guān)鍵基因篩選結(jié)果

將STRING中所得PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Cytoscape軟件進(jìn)行分析。節(jié)點(diǎn)的度數(shù)越高,表示與其相互作用的基因越多,其在定向分化過程中起的作用越大。節(jié)點(diǎn)的中介性值越大,說明該基因?qū)τ谡麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控影響越大[8]。在基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中,關(guān)鍵基因的調(diào)控變化在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中起著至關(guān)重要的作用,而節(jié)點(diǎn)度數(shù)與節(jié)點(diǎn)中介性值越高的節(jié)點(diǎn)所具有的影響力越大,因此,對(duì)于關(guān)鍵基因的篩選可依據(jù)節(jié)點(diǎn)度數(shù)與節(jié)點(diǎn)中介性的值。

通過Cytoscape軟件對(duì)PPI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),在成骨分化網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)度數(shù)與節(jié)點(diǎn)中介性同時(shí)大于或等于平均值(x)的節(jié)點(diǎn)有42個(gè),節(jié)點(diǎn)度數(shù)大于或等于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差(+s)的節(jié)點(diǎn)有30個(gè),而節(jié)點(diǎn)中介性大于或等于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差(+s)的節(jié)點(diǎn)有15個(gè)。具體分析這3種方法篩選出的節(jié)點(diǎn)后,本研究篩選關(guān)鍵基因的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為節(jié)點(diǎn)度數(shù)與節(jié)點(diǎn)中介性同時(shí)大于或等于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差(+s)[9],結(jié)果共篩選出14個(gè)成骨分化關(guān)鍵基因(表 1,圖 4A)。

表1 成骨分化關(guān)鍵基因的篩選Table 1 Screening of key genes for osteogenic differentiation

在成脂分化網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)度數(shù)與節(jié)點(diǎn)中介性同時(shí)大于或等于平均值()的節(jié)點(diǎn)有45個(gè),節(jié)點(diǎn)度數(shù)大于或等于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差(+s)的節(jié)點(diǎn)有35個(gè),而節(jié)點(diǎn)中介性大于或等于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差(+s)的節(jié)點(diǎn)有25個(gè)。以節(jié)點(diǎn)度數(shù)與節(jié)點(diǎn)中介性同時(shí)大于或等于平均值+標(biāo)準(zhǔn)差(+s)為篩選標(biāo)準(zhǔn),結(jié)果顯示共篩選出20個(gè)成脂分化關(guān)鍵基因(表2,圖4B)。

圖4 關(guān)鍵基因所編碼蛋白質(zhì)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖(A)成骨分化關(guān)鍵基因?qū)?yīng)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖;(B)成脂分化關(guān)鍵基因?qū)?yīng)的PPI網(wǎng)絡(luò)圖。Fig.4 PPI network diagram for screening key genes(A)PPI network diagram of key genes for osteogenic differentiation;(B)PPI network diagram of key genes for adipogenic differentiation.

表2 成脂分化關(guān)鍵基因的篩選Table 2 Screening of key genes for Adipogenic differentiation

2.5 成骨分化與成脂分化的共同關(guān)鍵基因

為了評(píng)估成骨分化關(guān)鍵基因與成脂分化關(guān)鍵基因之間的不同交互作用,利用Venny 2.1.0對(duì)成骨分化和成脂分化中的關(guān)鍵基因進(jìn)行交互分析比較。結(jié)果見圖5,在14個(gè)成骨分化關(guān)鍵基因和20個(gè)成脂分化關(guān)鍵基因中,JUNB、SMAD2、SMAD3、MAPK13(mitogen-activated protein kinase 13)、BMP4(bone morphogenetic protein 4)、SRC 和 RUNX2等7個(gè)基因共同參與調(diào)控成骨分化與成脂分化。

圖5 成骨分化與成脂分化差異表達(dá)關(guān)鍵基因的韋恩圖7個(gè)成骨分化關(guān)鍵基因分別是HSP90、TP53、VEGFA、BMP2、CD44、NOTCH1和COL1A1;13個(gè)成脂分化關(guān)鍵基因分別是CCND1、IGF1、IGF1R、SOX2、SIRT1、MAPK8、PPARG、GAPDH、FOXO1、HDAC1、CDH2、TNF 和 SREBF1;7 個(gè)成骨分化和成脂分化共有的關(guān)鍵基因分別是 JUNB、SMAD2、SMAD3、MAPK13、BMP4、SRC 和 RUNX2。Fig.5 Venny diagram of the intersection of key genes differentially expressed between osteogenic differentiation and adipogenic differentiationThe 7 key genes for osteogenic differentiation are HSP90,TP53,VEGFA,BMP2,CD44,NOTCH1,COL1A1.The 13 key genes for adipogenic differentiation are CCND1,IGF1,IGF1R,SOX2,SIRT1,MAPK8,PPARG,GAPDH,FOXO1,HDAC1,CDH2,TNF,SREBF1.The 7 key genes shared by osteogenic differentiation and adipogenic differentiation are JUNB,SMAD2,SMAD3,MAPK13,BMP4,SRC,RUNX2.

3 討論

MSCs的一個(gè)重要特征是具有多系分化潛能[10],這一特性使其具有廣泛的臨床應(yīng)用前景。分化潛能的穩(wěn)定保持是發(fā)揮MSCs治療作用的基礎(chǔ)。目前,針對(duì)MSCs成骨分化和成脂分化的研究以體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)為主,雖然生物信息學(xué)分析技術(shù)在疾病和基礎(chǔ)研究的基因篩查中已被廣泛使用,但對(duì)于MSCs成骨分化和成脂分化相關(guān)基因的系統(tǒng)生物學(xué)信息分析較少。本研究旨在通過生物信息學(xué)方法篩選MSCs發(fā)生成骨成脂分化的關(guān)鍵基因,試圖從生物信息角度發(fā)現(xiàn)成骨分化與成脂分化關(guān)聯(lián)的新思路,為MSCs異常成骨成脂分化的機(jī)制研究提供可探討的靶點(diǎn)基因,為臨床骨質(zhì)疏松癥等成骨脂肪生成失衡相關(guān)疾病提供可能的治療靶點(diǎn)。

文中通過文獻(xiàn)挖掘摘選出217個(gè)與MSCs成骨分化有關(guān)的DEGs或基因產(chǎn)物和227個(gè)成脂分化有關(guān)的DEGs或基因產(chǎn)物。GO分析顯示,成骨分化相關(guān)基因或基因產(chǎn)物主要與RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控、成骨細(xì)胞分化等過程有關(guān),參與細(xì)胞體的組成,介導(dǎo)的分子功能有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、生長(zhǎng)因子活性等(圖1);成脂分化相關(guān)基因或基因產(chǎn)物主要與轉(zhuǎn)錄正調(diào)控、DNA模板化、RNA聚合酶Ⅱ啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄的正調(diào)控和負(fù)調(diào)控等過程有關(guān),參與胞質(zhì)溶膠、SMAD蛋白復(fù)合物等的組成,介導(dǎo)的分子功能主要集中在蛋白質(zhì)結(jié)合、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合等(圖2)。KEGG通路富集分析結(jié)果表明,成骨分化差異基因主要涉及調(diào)節(jié)干細(xì)胞多能性的信號(hào)通路、TGF-β信號(hào)通路、Hippo信號(hào)通路等(圖1D);成脂分化差異基因則主要涉及癌癥的途徑、調(diào)節(jié)干細(xì)胞多能性的信號(hào)通路、AMPK信號(hào)通路等(圖2D)。當(dāng)前,成骨分化的分子途徑研究以BMP通路和Wnt/β-catenin通路最為經(jīng)典[11],TGF-β信號(hào)通路、Hippo信號(hào)通路作為成骨分化的重要途徑也已被報(bào)道[12],我們的結(jié)果提示這兩條通路或許可以得到更高的關(guān)注。MSCs的多能性與其分化特性緊密聯(lián)系[13],故推測(cè)干細(xì)胞多能性信號(hào)通路參與其成骨分化和成脂分化的發(fā)生發(fā)展過程。研究報(bào)道,脂肪源性干細(xì)胞參與促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和復(fù)發(fā)過程,與癌癥具有顯著相關(guān)性,腫瘤微環(huán)境對(duì)周圍組織脂肪微環(huán)境的調(diào)控起著重要作用[14],或許這可以解釋成脂分化與癌癥途徑的密切相關(guān)性。另外,AMPK作為脂代謝的調(diào)控分子,可以通過磷酸化脂質(zhì)合成過程中的一系列酶對(duì)脂肪代謝進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)控,這可能與AMPK信號(hào)通路在MSCs成脂分化差異基因的通路分析結(jié)果中具有顯著性有關(guān)。

MSCs成骨與成脂分化之間存在一種理論上的反向關(guān)系,即MSCs向成骨方向分化的同時(shí)會(huì)抑制其成脂方向的分化[15]。骨質(zhì)疏松癥是骨與脂肪形成不平衡的代表性疾病之一,常以成骨生成減少、脂肪生成增多為特點(diǎn)[16]。MSCs成骨或成脂分化方向的不同取決于不同的信號(hào)通路及其調(diào)控的轉(zhuǎn)錄因子。許多信號(hào)通路遵循成骨和成脂分化之間的反向平衡,即成骨/抗成脂作用(或反之)。這些信號(hào)通路包括Wnt/β-catenin信號(hào)通路、HH(Hedgehog)信號(hào)和Nell-1信號(hào)等[15]。成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2(fibroblast growth factor-2,FGF-2)[17]、TGF-β1[18]和Notch信號(hào)通路[19]同樣支持這種反向平衡關(guān)系。但也有一些信號(hào)通路例外,它們具有促成骨/促成脂的雙向性。BMP信號(hào)通路是參與誘導(dǎo)成骨分化的中樞信號(hào)通路之一,在骨形成中起著至關(guān)重要的作用[20]。但已有研究發(fā)現(xiàn),BMP通過SMAD1/5/8和MAPK激活可誘導(dǎo)脂肪形成,這可能是由于誘導(dǎo)的劑量和結(jié)合受體類型不同[21]。從劑量來看,較低濃度的BMP-2可誘導(dǎo)脂肪生成,而較高濃度的BMP-2則有利于成骨分化[22]。從受體類型來看,BMPR-IA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)一般可誘導(dǎo)成脂效應(yīng),而BMPR-1B信號(hào)通路則可誘導(dǎo)成骨作用[23]。同樣,胰島素樣生長(zhǎng)因子-Ⅰ (insulin like growth factor 1,IGF-Ⅰ)被發(fā)現(xiàn)既有促成骨又有促成脂的作用[24]。

文中篩選出了14個(gè)成骨分化關(guān)鍵基因和20個(gè)成脂分化關(guān)鍵基因(圖4),其中7個(gè)基因(JUNB、SMAD2、SMAD3、MAPK13、BMP4、SRC、RUNX2)為兩者共有(圖5),推測(cè)這7個(gè)基因在成骨成脂雙向調(diào)節(jié)的通路中起關(guān)鍵作用。我們通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn),SMAD2、SMAD3、MAPK13、BMP4 和 JUNB 均與成骨或成脂雙向調(diào)控的BMP信號(hào)通路有關(guān)[16,25]。典型BMP信號(hào)通路依賴兩個(gè)絲氨酸-蘇氨酸激酶細(xì)胞表面BMP受體(BMPRs)結(jié)合而產(chǎn)生作用。BMPR-Ⅱ在與BMP配體結(jié)合后啟動(dòng)信號(hào)傳遞,隨后招募、磷酸化和激活參與MSCs分化的BMPRIA和BMPR-IB,進(jìn)而磷酸化并激活調(diào)節(jié)型SMAD1/5/8,調(diào)節(jié)型SMAD結(jié)合物進(jìn)入細(xì)胞核激活或抑制基因的表達(dá)[23,25～26]。在非典型BMP信號(hào)通路中,MAPK、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(extracellular signalregulated kinase,ERK)和c-Jun N端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)等下游BMP信號(hào)被激活,影響脂肪分化轉(zhuǎn)錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor gamma,PPARγ),從而發(fā)生成脂分化[25～26]。

此外,在篩選出的成骨分化關(guān)鍵基因(圖4A)中,我們發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)作為成骨分化相關(guān)因子鮮有提及,但有文獻(xiàn)證實(shí)其在成骨分化以及軟骨分化過程中具有重要的作用[27～28]。研究發(fā)現(xiàn),VEGFA可以調(diào)節(jié)成骨分化早期骨發(fā)育時(shí)周圍血管的調(diào)節(jié)因子[28]。這提示VEGFA可作為骨生成障礙疾病骨發(fā)育早期的可能治療靶點(diǎn)。腫瘤蛋白p53(tumor protein p53,TP53)作為腫瘤抑制因子已被人們所熟知,Tataria等[29]發(fā)現(xiàn)p53抑癌基因的缺失會(huì)促進(jìn)MSCs成骨分化,這進(jìn)一步證實(shí)TP53在骨腫瘤(例如骨肉瘤)發(fā)生過程中對(duì)MSCs的成骨分化調(diào)控具有重要意義,可作為骨腫瘤的可能治療靶點(diǎn)。在篩選出的成脂分化關(guān)鍵基因(圖4B)中,腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)除了是促炎性因子,同時(shí)也是脂肪組織代謝的重要調(diào)節(jié)因子[30～31],這提示TNF可能作為炎癥相關(guān)疾病中MSCs成脂分化的重要靶點(diǎn)發(fā)揮作用。

綜上所述,本文通過對(duì)成骨分化和成脂分化相關(guān)基因的生物信息學(xué)篩選,得到了調(diào)節(jié)兩者平衡的關(guān)鍵基因,為治療骨與脂肪生成失衡相關(guān)疾病(例如骨質(zhì)疏松癥)探索了可能機(jī)制。對(duì)于篩選的成骨成脂分化關(guān)鍵基因,本課題組擬進(jìn)行進(jìn)一步的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。