骨关节炎第四亚型的生物标记物以及用途制造技术

本发明专利技术公布了骨关节炎第四亚型的生物标记物以及用途，主要是免疫反应和/或血管生成的生物物质在诊断骨关节炎分型上的用途。

Biomarkers of osteoarthritis subtype 4 and their use

【技术实现步骤摘要】
骨关节炎第四亚型的生物标记物以及用途
本专利技术涉及一种基于转录组学对膝关节炎疾病分型的方法和疾病亚型标志性基因和通路的检测，特别的属于利用生物标记物来诊断骨关节炎的分型。技术背景骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是全球所有国家遇到的最常见的肌肉骨骼系统疾病之一。在欧洲每一分半就有一例骨关节置换手术；全球有50%的65岁以上人群患有骨关节炎;在中国，50岁以上人群有25.3%患有骨关节炎。骨关节炎的临床症状是疼痛和关节功能障碍。关节功能的进行性衰退导致关节的活动性丧失以及功能受限；从而使患者活动受限，生活质量下降；约25%的OA患者无法完成正常生活中的主要活动。美国疾病防控中心和哈佛大学公共卫生部门的一项研究表明骨关节炎是引起老年人残疾的五个主要疾病之一。在发达国家，骨关节炎的治疗费占国内总生产值的1.0%-2.5%。目前对关节炎的发生机制假说有:“磨损”理论，与衰老相关，软骨细胞对生长因子的反应性降低，线粒体功能障碍和AGE(advancedglycationendproducts)的异常累积；因此很多人认为，OA是随着机体老化自然产生的疾病；然而并不是所有的老年人都会患OA。随着研究的深入，研究者发现软骨细胞外基质(如胶原或蛋白聚糖)可以诱导非酶胶原交联并使蛋白聚糖分子缩短。胶原分子的过度交联影响软骨的生物力学性质，导致软骨僵硬、易碎；蛋白聚糖的缩短和降解导致其糖侧链缺失和亲水性丧失。此外，AGEs水平升高会导致合成代谢下降。但是这些现象并不能完全解释个体发生OA的风险和疾病进程，越来越多的研究表明OA的发生发展和遗传分子有紧密的联系。例如:（1）在蛋白编码基因方面：通过参与Wnt通路影响软骨和骨发育的FRZB基因已经被证明和OA有关。与胶原合成相关的基因COL2A1突变会导致OA，而COL1A1突变会减少女性患关节炎的风险。（2）表观遗传方面：甲基化的改变会影响基质降解基因(MMP13，ADAMTS4等)、炎症因子基因(IL1b，IL6，IL8等)和其他OA相关转录因子(HOX，SOX9，DIO2和TGF-beta等)的表达。组蛋白修饰的改变会影响胶原基因(COL2A1)和OA相关通路基因(SOX9，Sirtuin1等)的表达。（3）非编码基因方面：目前研究比较少，主要集中在小RNA(mircoRNA)上。比如:miR-127-5p会抑制MMP-13表达，进而产生IL-1b；如果抑制miR-127-5p，MMP-13表达升高从而导致OA；miR-140会靶向ADAMTS5，IGFBP-5(insulin-likegrowthfactorbindingprotein5)等基因从而影响OA的发生。长非编码RNA(longnon-codingRNA,lncRNA)在骨关节炎中的报道也非常少，其中Fu发现一个lncRNA——UC.343可能靶向HOXC8，影响IL-1b表达。虽然有少数研究者对骨关节炎进行分类，但仅基于临床现象出发，所以现有的诊断骨关节炎的金标准依然是影像学；治疗也只能是止痛等保守的对症治疗或在病变部位采取手术方式。综上骨关节炎的分子研究现状可以发现，有很多研究已经揭示了骨关节炎的共性信号通路，对骨关节炎的治疗具有一定的启示作用；但没有能用于指导骨关节炎亚群诊断治疗的分子标记。而亚群解析研究对提升特定病人群体疗效具有重要意义并且已经建立了成功的实例，如肺癌中的表皮生长因子受体(Epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)阳性亚群发现后，EFGR抑制剂给该亚型病人带来有效治疗效果。这就需要更为准确的诊断OA的病例过程和分型,利于准确的治疗方案的，例如药物的使用。
技术实现思路
本专利技术从在基因层面研究骨关节炎的病理机制，对骨关节炎进行分型，找到有效和有针对性的诊断标志物，从而为治疗OA提供了新的标准。本专利技术的目的是提供了一种基于转录组学对膝关节炎疾病分型的方法，首先利用OA患者软骨组织的转录组高通量测序数据，运用生物信息学方法对数据进行分析，找到四类骨关节炎亚型；并利用基因谱分析获得每种亚群的标志性基因。这些骨关节炎亚型的分型揭示了不同代谢路径的异常，从而为正确诊断不同亚型的关节炎提供解决方案，从而可以从根本上治疗骨关节炎的疾病，而不仅仅如传统的方法来使用止疼药。一方面，本专利技术提供一种生物标记物质，这些生物标记物的与骨关节炎的分型或者类型直接关联。而这些生物标记物质与一些代谢途径相关联。本专利技术的第一方面，本专利技术提供蛋白聚糖代谢和/或硫酸软骨素代谢途径上的生物物质在诊断骨关节炎的分型上的用途。在一些方式中，如果在一些蛋白聚糖代谢和/或硫酸软骨素代谢途径上的生物物质发生变化，例如增加或减少，则表示骨关节炎属于蛋白聚糖代谢和/或硫酸软骨素代谢类型的关节炎。优选的方式中，这些生物标记物质选自如下基因中的一种或者几种：蛋白聚糖代谢相关：PCOLCE2，S100B，ITM2C，ACAN，FBXO2，SOD3，SERPINA3，SSR3，DCN，WWP2，ITIH6，TCEAL2，FIBIN，FGFBP2，TSPAN6，PLA2G2A，SMOC2，TUBB2B，STC2，ACAN，DCN，FMOD，CDO1，PRELP，PAPSS2，B3GNT7，CHST3，CHST6，CSPG4，BGN，CSGALNACT1，CHPF；硫酸软骨素代谢相关基因：ITM2C，DCN，TMEM59，GALNT18，B3GNT7，CHST3，GALNT8，GALNT15，CSPG4，BGN，CSGALNACT1，CHPF，MAN1A2，ITM2A，EXTL1，RPN2，ITM2B，POFUT2，GOLGA2。在一些方式中，当这些基因的转录水平升高，则表示骨关节炎属于第一亚型的骨关节炎。本专利技术的第二方面，提供在胶原降解和/或胶原纤维形成的代谢途径上的生物物质在诊断骨关节炎的分型上的用途。在一些优选的方式中，这些生物标记物质选自如下基因中的一种或者几种：胶原降解代谢相关基因：COL6A，COL5A，COL3A，NBL，DKK，ADAMTS2，ABHD，FNDC，LMNA，S100A，MXRA，ANTXR1；胶原纤维形成相关基因：COL5A，COL3A，GJA，ADAMTS2，TGFB，SOX4，ITGA11，LTBP2，AEBP1。在一些方式中，当这些基因的转录水平升高，则表示骨关节炎属于第二亚型的骨关节炎。本专利技术的第三方面，提供神经突触调节和/或离子通道上的生物物质在诊断骨关节炎的分型上的用途。在一些优选的方式中，这些生物标记物质选自如下基因中的一种或者几种：神经突触调节相关基因：GRID2，ADGRL3，NRXN1，LINGO2，IL1RAPL1，ADGRB3，PTPRD，LRRC4C，CTNNA2，MACROD2，PCDH15，SGCZ，CNTNAP2，GRID2，GALNTL6，MT-ND5，LRRTM4，CALN1，CTNNA3，AC007682.1，EYS，ADGRL3，GRM7，；离子通道相关基因：GRID2，CNTNAP2，KCNIP4，DPP10，GRIK2，DLG2，CACNA1A，CNTNAP5，CNTN5，KCNIP4，EYS，GRM7，ADGRL3；在一些方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.免疫反应和/或血管生成的生物物质在诊断骨关节炎分型上的用途。

【技术特征摘要】
1.免疫反应和/或血管生成的生物物质在诊断骨关节炎分型上的用途。2.根据权利要求1所述的用途，所述的生物标记物质选自如下基因中的一种或者几种：PECAM1，SYK，STOM，GMFG，TSPAN14，PTPRC，COTL1，ARPC5，CAP1，FCGR2B，CD36，VAMP8，CD14，RHOA，SDCBP，RAC1，CTSB，RAB10，RAP1B，PDXK，CYBA，GM2A，GRN，VCL，GNS，ADAM10，PSAP，ATP6AP2，ASAH1，ACTR2，FTL，PLD1，TCIRG1，NRAS，CST3，RAP2B，COLEC11，DUSP6，MPEG1，STOM，PLVAP，IFI16，ATP6V1B2，ADGRL4，PCDH18，APLNR，C1orf162，ZFP36L1，SLCO2B1，PTPRC，ACSL1，COTL1；MCAM，SYK，APLNR，EGFL7，NOTCH3，CD34，MMRN2，ECSCR，NRP1，GPX1，JUN，CYP1B1，PLXND1，RHOA，GPNMB，C1GALT1，ENG，MYH9，EPAS1，GNA13，ATP5B，RBPJ，PDGFRA，PGF，MMP2，STAT1，TMSB4X，LAPTM5，LGALS3BP，YWHAB，ZEB2，EGFL7，GMFG，SYK，MCAM，MYL6，KCTD12或者这些基因对应的蛋白物质。3.根据权利要求2所述的用途，其中，当这些基因的转录水平升高或者蛋白物质水平升高，则表示骨关节炎属于第四亚型的骨关节炎。4.根据权利要求1所述的用途，所述的生物标记物质为MIP，SDF或IL8。5.根据权利要求1所述的用途，所述的生物标记物质为CD34。6.一种诊断主体骨关节炎分型的方法，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳宏伟，原春晖，潘宗友，盛紫璇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33