一种筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用GEO数据库资源筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物的系统；本发明专利技术利用GEO数据库中骨关节炎和类风湿性关节炎的芯片数据进行分析，挖掘并筛选骨关节炎和类风湿性关节炎相关基因，并进行生物信息学分析。希望能从对骨关节炎和类风湿性关节炎的生物学性质，以及骨关节炎和类风湿性关节炎发生、发展过程中基本的分子机制的研究得到深刻认识，为骨关节炎和类风湿性关节炎的诊断提供检测标志物及新的治疗点，也为疾病的预防和治疗等提供可靠的科学依据。的预防和治疗等提供可靠的科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物的系统


[0001]本专利技术属于生物
，涉及一种筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物的系统。

技术介绍

[0002]骨关节炎(osteoarthritis，OA)是一种以关节软骨退行性病变和继发性骨质增生为特性的慢性关节疾病。临床上对于骨关节炎的诊断主要基于影像学的检查：X线表现主要为关节间隙狭窄，软骨下骨质硬化及囊性变，关节边缘骨赘形成，关节面萎陷、变形和关节半脱位等；MRI可示早期软骨、半月板等关节结构的病变，有利于早期诊断；CT主要用于椎间盘病的诊断。骨关节炎在早期一般很少有症状，患者等到继发炎症、疼痛或影响关节的活动时，才进行就诊。
[0003]类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种以关节滑膜炎为特征的慢性全身性自身免类疫性疾病。滑膜炎持久反复发作，可导致关节内软骨和骨的破坏，关节功能障碍，甚至残废。RA是一种病因尚未明了的慢性全身性炎症性疾病，以慢性、对称性、多滑膜关节炎和关节外病变为主要临床表现，属于自身免疫炎性疾病。骨关节炎与类风湿关节炎都是全身性疾病，大小关节均可受累，但二者是两种不同的病，必须加以区别，但目前没有发现非常好的能区分二者的分子标志物。
[0004]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，为骨关节炎和类风湿性关节炎的相关基因的挖掘与筛选提供了最佳平台。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用GEO数据库资源筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物方法及系统。
[0006]为实现上述目的，本专利技术具体技术方案如下：
[0007]本专利技术首先提供了一种利用GEO数据库资源筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物的系统，所述系统包括：
[0008]数据采集模块，用于获取mRNA表达数据集，包含骨关节炎样本和类风湿性关节炎样本；
[0009]差异表达分析模块，用于对mRNA数据集进行表达分析，统计差异显著性；
[0010]功能分析模块，用于根据选中的mRNA进行功能富集分析、蛋白互作分析和疾病相关分析并图形化展示。
[0011]在一些实施方式中，所述数据采集模块通过GEO数据库获取骨关节炎样本和类风湿性关节炎相关的mRNA表达数据集，所述mRNA表达数据集包括GSE55235、GSE93698、GSE36700数据集，其中，GSE55235标本数为OA:RA＝10:10，GSE93698标本数为OA:RA＝5:7，GSE36700标本数为OA:RA＝5:7。
[0012]在一些实施方式中，所述差异表达分析模块，是在P<0.05且|log
2 FC|>1的条件下进行差异基因的筛选，并对数据集中重叠的差异基因进行识别。
[0013]在一些实施方式中，所述功能分析模块，是利用DAVID、Metascape和CTD数据库对所述重叠的差异基因分别进行功能富集分析、蛋白相互作用分析和疾病相关分析。
[0014]在一些实施方式中，所述DAVID数据库从生物过程、分子功能和细胞组分三个成分进行注释和富集分析；
[0015]所述重叠的差异基因在包括免疫应答、B细胞受体信号通路和免疫反应调节的生物过程中被显著富集；
[0016]所述重叠的差异基因在包括质膜外侧、细胞外区域和质膜的分子功能中被显著富集；
[0017]所述重叠的差异基因在包括抗原结合、趋化因子活性和免疫球蛋白受体结合的细胞组分中被显著富集。
[0018]在一些实施方式中，所述DAVID数据库从KEGG通路进行分析；
[0019]所述重叠的差异基因在与骨关节炎和类风湿性关节炎相关的的生物途径中被显著富集，其中所述的生物途径包括细胞因子
‑
受体相互作用、原发性免疫缺陷、趋化因子信号通路、造血细胞谱系和细胞粘附分子。
[0020]在一些实施方式中，所述Metascape数据库对所述重叠的差异基因分别进行蛋白相互作用分析，筛选2个新核心(hub)基因LCP1和CSF2RB。
[0021]在一些实施方式中，所述CTD数据库对所述的核心(hub)基因LCP1和CSF2RB进行疾病相关分析，发现LCP1和CSF2RB与骨关节炎和类风湿性关节炎相关。
[0022]进一步地，本专利技术提供了一种利用GEO数据库资源筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关mRNA分子标志物的方法，包括如下步骤：
[0023]步骤1，样本数据下载和整理：获取mRNA表达数据集，包含骨关节炎样本和类风湿性关节炎样本；
[0024]步骤2，对步骤1得到的mRNA表达数据集的差异表达分析，对数据集中重叠的差异基因进行识别，作为相关mRNA表达数据；
[0025]步骤3，对重叠的差异基因进行功能富集分析并找出与疾病相关的条目，构建网络示意图。
[0026]所述的利用GEO数据库资源筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关mRNA分子标志物的方法，所述的步骤1中mRNA表达数据集为GSE55235、GSE93698、GSE36700数据集。
[0027]有益效果：本专利技术利用GEO数据库中骨关节炎和类风湿性关节炎的芯片数据进行分析，挖掘并筛选骨关节炎和类风湿性关节炎相关基因，并进行生物信息学分析。希望能从对骨关节炎和类风湿性关节炎的生物学性质，以及骨关节炎和类风湿性关节炎发生、发展过程中基本的分子机制的研究得到深刻认识，为骨关节炎和类风湿性关节炎的诊断提供检测标志物及新的治疗点，也为疾病的预防和治疗等提供可靠的科学依据。
[0028]本专利技术采用丰富多样的生物信息学手段，整合权威性强普及率高的公共网络资源，建立了一套完整的分析系统，能对基因高通量数据进行系统的全面的功能分析并发现与骨关节炎和类风湿性关节炎相关mRNA分子标志物。可有效利用公共数据库的海量高通量数据，降低科研成本，提高分析效率。本专利技术提供的分析流程思路清晰，其实现方法简单，可广泛应用于生物学研究工作中，也可用于临床相关应用。
附图说明
[0029]图1 OA和RA患者差异表达基因的韦恩图；
[0030]图2 217个共有差异基因所富集到的GO、KEGG通路(以P值排序的前15条)；
[0031]图3使用Metascape数据库在已识别217个DEGs中构建PPI网络和MCODE组件。(A)PPI网络包含与至少一个其他成员形成物理相互作用的蛋白质子集。(B)根据P值为PPI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用GEO数据库资源筛选区分骨关节炎和类风湿性关节炎相关分子标志物的系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块，用于获取mRNA表达数据集，包含骨关节炎样本和类风湿性关节炎样本；差异表达分析模块，用于对mRNA数据集进行表达分析，统计差异显著性；功能分析模块，用于根据选中的mRNA进行功能富集分析、蛋白互作分析和疾病相关分析并图形化展示。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块通过GEO数据库获取骨关节炎样本和类风湿性关节炎相关的mRNA表达数据集，所述mRNA表达数据集包括GSE55235、GSE93698、GSE36700数据集，其中，GSE55235标本数为OA:RA＝10:10，GSE93698标本数为OA:RA＝5:7，GSE36700标本数为OA:RA＝5:7。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述差异表达分析模块，是在P<0.05且|log
2 FC|>1的条件下进行差异基因的筛选，并对数据集中重叠的差异基因进行识别。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述功能分析模块，是利用DAVID、Metascape和CTD数据库对所述重叠的差异基因分别进行功能富集分析、蛋白相互作用分析和疾病相关分析。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述DAVID数据库从生物过程、分子功能和细胞组分三个成分进行注释和富集分析；所述重叠的差异基因在包括免疫应答、B细胞受体信号通路和免疫反应调节的生物过程中被显著富集；所述重叠的差异基因在包括质膜外侧、细胞外区域和质膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟亮，杨跃梅，
申请(专利权)人：北京致成生物医学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：