胰岛素样生长因子-1通路中的IGFBP2基因及COL2A1基因的选择性剪接在大骨节病发病机制中的作用

The clinical manifestations of Kashin-Beck disease are similar with osteoarthritis. The significant gene screened from IPA analysis is our target gene. Genevestigator was used to analyze of co-expression genes of IGFBP2. Chondrocyte culture in vitro, gene silence, qRT-PCR, western blot were used to detect the articular chondrocyte morphology, the differential expression of the downstream genes of IGFBP2 in the IGF-1 pathway, the co-expression genes of IGFBP2 and the genes related to the chondrocyte growth of KBD patient, osteoarthritis patient and normal person before and after IGFBP2 gene silence; the differential expression of procollagen IIA：IIB mRNA ratio in the articular chondrocyte of KBD patient, osteoarthritis patient and normal person before and after COL2A1 minigene transfection. These results could reveal the roles of IGF-1 pathway, co-expression genes of IGFBP2 and the alternative splicing of the exon 2 structure in COL2A1 pre-mRNA in the pathogenesis of KBD. It will provide scientific basis to improve early diagnosis of KBD and the differential diagnosis with osteoarthritis.

大骨节病与骨关节炎有相似的临床表现。IPA软件分析出的大骨节病软骨细胞IGF-1通路中的IGFBP2是我们的目的基因。采用Genevestigator软件完成IGFBP2的共表达基因分析。采用细胞培养、基因沉默、qRT-PCR、western blot等技术，检测在IGFBP2基因沉默前后，大骨节病、骨关节炎患者及正常膝关节软骨细胞形态的改变；IGF-1通路中IGFBP2的下游基因、与IGFBP2在软骨组织中共表达的基因及软骨细胞生长相关基因在以上三组细胞中表达的改变。检测大骨节病、骨关节炎患者及正常膝关节软骨细胞在COL2A1微基因转染前后的前胶原IIA、IIB mRNA表达水平的改变。从而揭示IGF-1通路中的IGFBP2、IGFBP2 的共表达基因及COL2A1基因前mRNA的2号外显子的选择性剪接作用在大骨节病发病机制中的意义，为大骨节病早期诊断及与骨关节炎的鉴别诊断提供科学依据。

本课题对 IPA 软件筛选出的大骨节病软骨细胞 IGF-1 通路中的 IGFBP2 基因进行多层面验证及鉴定，进一步明确其与发病机制相关的基因。应用 SiRNA 技术沉默候选基因 IGFBP2，比较研究 siRNA 干扰前后IGFBP2共表达基因及大骨节病软骨细胞通路中IGFBP2下游的基因表达水平的变化。分析和探索低硒在大骨节病软骨细胞损伤中的作用并构建大骨节病相关硒基因通路及网络。从大骨节病患者唾液及血清中筛选能作为诊断及治疗标志物的糖蛋白糖基化。为提高大骨节病防治水平，寻找新的治疗靶点。本项目主要内容有：(1)采用Genevestigator软件完成 IGFBP2 的共表达基因分析；(2)大骨节病患者及正常人膝关节软骨细胞在加入不同浓度的亚硒酸钠培养后，软骨细胞中 IGFBP2 及其所在 IGF-1 通路下游 SOCS3 表达水平的改变；(3)大骨节病及原发性骨关节炎患者膝关节软骨细胞中与 IGFBP2 共表达的基因在IGFBP2 基因沉默前后表达水平的改变；(4)大骨节病及原发性骨关节炎患者膝关节软骨细胞中COL2A1及IGF-1 通路中 IGFBP2 下游基因在 IGFBP2 基因沉默前后表达水平的改变；(5)采用基因芯片分析大骨节病患者及正常膝关节软骨细胞差异基因，并在CTD 数据库中筛选其中与硒相关的基因；(6）应用STRING软件将硒相关基因进行功能分类并构建通路及网络；(7)采用凝集素芯片检测大骨节病患者膝关节注射透明质酸钠治疗前后及正常人唾液、血清中糖蛋白糖链表达水平的改变。本项目资助1名硕士研究生。发表SCI论文7篇。