本发明专利技术公开了一种绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法，该方法包括以下步骤：从GEO数据库中寻找绝经后骨质疏松症相关的基因表达芯片，并获得基因表达结果；利用Venn图寻找两个芯片数据集中重叠的差异基因；利用Metascape和DAVID数据库进行基因富集功能分析。本发明专利技术利用多种在线数据库下载表达差异基因，寻找在两种芯片数据集中共同表达的差异基因，以及对共同表达差异基因进行生物信息学分析，为绝经后骨质疏松症相关的标志物筛选、分子发病机制等提供有意义的探索和依据。分子发病机制等提供有意义的探索和依据。
【技术实现步骤摘要】
一种绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法
[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法。
技术介绍
[0002]骨质疏松症(Osteoporosis,OP)是以骨矿物质密度(BMD)降低、骨骼微结构退化为特征的致使骨的脆性增加以及易于发生骨折的一种全身性骨骼疾病。女性绝经后由于卵巢功能衰退、雌激素水平下降、骨丢失增加而引起的骨质疏松称为绝经后骨质疏松症(postmenopausal osteoporosis,PMOP)。骨质疏松最严重的后果是骨折，全球范围内，每年大约有900万例临床骨质疏松性骨折。在我国60岁以上的女性中，骨质疏松发病率高达40-50％，其中30-50％将经历骨质疏松性骨折，骨质疏松性骨折有较高的发病率和死亡率，显著增加医疗费用。随着人类寿命的延长和老龄化社会的到来，骨质疏松症的发病率正逐年上升，已成为一个世界性的公共卫生问题，作为目前研究最多，同时也是发病率最高的骨质疏松症类型，绝经后骨质疏松症的防治已成为一个重要的保健课题。
[0003]骨质疏松症起源于骨重建系统平衡的破坏，是破骨细胞(osteoclast,OC)行使骨吸收与成骨细胞(osteoblast,OB)行使骨形成作用失衡的结果，骨吸收过度活跃或骨形成不足都将导致骨质疏松。骨质疏松症的治疗策略包括抑制骨吸收和/或促进骨形成。前者通过抗骨吸收药物如雌激素和双磷酸盐(BP)抑制破骨细胞形成实现，后者通过促骨质合成剂(anabolic agent)如甲状旁腺激素(PTH)和硬骨素(sclerostin)抑制剂等，促进成骨细胞增殖和分化而实现。这些药物在长期应用中存在一定的副作用，并且用药物治疗骨质疏松症的疗效并不理想。
[0004]研究发现，一系列信号通路与绝经后骨质疏松症有关，包括通过SIRT1-NF-kB信号通路或通过RANKL/RANK/OPG系统与Wnt/β-catenin通路之间的功能通讯调节成骨细胞分化，Notch信号通路对骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响。目前，中国绝经后妇女中发现了大量与骨质疏松症相关的功能或潜在的遗传相关基因，例如骨保护素(OPG)基因，雌激素受体β(ESR2)基因，人类白细胞抗原B(HLA-B)基因。
[0005]因此，探索寻找绝经后骨质疏松症相关的生物标志物，已成为绝经后骨质疏松症早期诊断、治疗研究中的热点问题。绝经后骨质疏松症的早期诊断，不仅能够帮助医生制定合理的早期治疗策略，提高治疗效果，而且能够大大降低患者的治疗成本，具有重要的临床和科学意义。
[0006]基因表达数据库(Gene Expression Omnibus，GEO)是当今最大、最全面的公共基因表达数据资源，包括高通量实验数据的广泛分类，有单通道和双通道以微阵列为基础的对mRNA丰度的测定；基因组DNA和蛋白质分子的实验数据。迄今为止，GEO数据库包含的数据含概10000个杂交实验和来自30种不同生物体。数据库操作简单，数据全面，免费共享，并为后期数据挖掘和信息推广提供了良好的平台。GEO数据库在分子生物学领域中有着广泛的应用前景，为绝经后骨质疏松症相关基因的挖掘与筛选提供了最佳平台。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析的方法，利用GEO数据库中绝经后骨质疏松症妇女全血样本的微阵列数据集GSE56116和GSE100609来筛选与绝经后骨质疏松症密切相关的DEG(表达差异基因)，通过Venn图制作确定两个芯片共有的差异基因，利用DAVID数据库对筛选出的差异基因进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析，利用STRING数据库进行蛋白间相互作用分析，为绝经后骨质疏松症的标志物筛选、分子发病机制等提供有意义的探索和依据。
[0008]为实现上述目的，本专利技术具体技术方案如下：
[0009]本专利技术首先提供了一种绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法，包括以下步骤：
[0010]1)利用GEO数据库筛选符合条件的研究芯片系列：从GEO数据库http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/中寻找绝经后骨质疏松症相关的基因表达芯片结果，搜索条件限定为：(1)绝经后骨质疏松症；(2)种属人源；(3)研究类型为芯片表达谱检测；(4)标本来源为外周血样本，经筛选，两个芯片系列纳入研究：GSE56116和GSE100609，共纳入绝经后骨质疏松症外周血样本样本14例和正常对照样本7例；
[0011]2)在基因表达数据库GEO(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下载与绝经后骨质疏松症外周血样本基因表达谱数据集：GSE56116和GSE100609，并根据P值<0.05和∣log2FC∣＞0.5的筛选标准筛选差异基因；
[0012]3)利用Venn图寻找两个芯片数据集中相同的基因表达结果：选择两个芯片系列中表达差异基因，在GSE56116中发现947个差异基因，在GSE100609中发现413个差异基因；利用在线Venn图制作工具，生成Venn图，两个数据集中有14个重叠的差异基因；
[0013]4)利用Metascape和DAVID数据库对14个重叠的差异基因进行GO功能富集分析；
[0014]5)通过检索CTD数据库收集与绝经后骨质疏松症相关的核心基因；
[0015]在一些实施方式中，所述方法还包括利用STRING数据库构建14个重叠差异基因的蛋白质互作网络(PPI)。
[0016]在一些实施方式中，所述步骤4)中DAVID数据库分析的生物学过程涉及内皮发育，BMP信号传导途径，成纤维细胞生长因子受体信号传导途径，磷脂酰肌醇介导的信号传导和肽基酪氨酸磷酸化；所述差异基因的富集分子功能是蛋白质酪氨酸激酶活性，所述差异基因的富集细胞成分是质膜的细胞内成分；
[0017]所述Metascape数据库分析主要富集的显著功能是趋化性，细胞对生长因子刺激的反应以及细胞器组织的正向调节。
[0018]在一些实施方式中，所述步骤5)中筛选与绝经后骨质疏松症相关的基因包括CDH23，CKLF，CXXC5和RGMA。
[0019]在一些实施方式中，根据上述构建的蛋白质互作网络，选择含有CXXC5和RGMA的密集模块，所述模块中显示CXXC5与KDR相互作用，而RGMA与BMP2相互作用。
[0020]进一步地，本专利技术提供了一组绝经后骨质疏松症早期诊断的标志物，所述绝经后骨质疏松症早期诊断的候选标志物选自以下CD1E，CDH23，CKLF，CXXC5，IRGC，RGMA，SDAD1和WHAMMP3基因的一种或多种组合。
[0021]在一些优先实施方式中，所述绝经后骨质疏松症早期诊断的候选标志物包括
CDH23，CKLF，CXXC5和/或RGMA基因。
[0022]在一些实施方式中，所述CDH23，CKLF，CXXC5和RGMA基因在绝经后骨质疏松症的血液样本中表达上调。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用GEO数据库筛选符合条件的研究芯片系列：从GEO数据库http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/中寻找绝经后骨质疏松症相关的基因表达芯片结果，搜索条件限定为：(1)绝经后骨质疏松症；(2)种属人源；(3)研究类型为芯片表达谱检测；(4)标本来源为外周血样本，经筛选，两个芯片系列纳入研究：GSE56116和GSE100609，共纳入绝经后骨质疏松症外周血样本样本14例和正常对照样本7例；2)在基因表达数据库GEO(https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)下载与绝经后骨质疏松症外周血样本基因表达谱数据集：GSE56116和GSE100609，并根据P值<0.05和∣log2FC∣＞0.5的筛选标准筛选差异基因；3)利用Venn图寻找两个芯片数据集中相同的基因表达结果：选择两个芯片系列中表达差异基因，在GSE56116中发现947个差异基因，在GSE100609中发现413个差异基因；利用在线Venn图制作工具，生成Venn图，两个数据集中有14个重叠的差异基因；4)利用Metascape和DAVID数据库对14个重叠的差异基因进行GO功能富集分析；5)通过检索CTD数据库收集与绝经后骨质疏松症相关的核心基因。2.根据权利要求1所述的绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法，其特征在于，所述方法还包括利用STRING数据库构建14个重叠差异基因的蛋白质互作网络(PPI)。3.根据权利要求1所述的绝经后骨质疏松症相关基因筛选与功能分析方法，其特征在于，所述步骤4)中DAVID...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟亮，杨跃梅，李立杰，
申请(专利权)人：北京瑷格干细胞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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