B細胞和單核細胞基因表達譜的相關(guān)分析與骨密度關(guān)聯(lián)基因網(wǎng)絡(luò)鑒定.pdf

1、隨著人口老齡化趨勢加劇，骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為公共衛(wèi)生領(lǐng)域的難題。骨密度是骨質(zhì)疏松的主要風險因子，作為替代表型被廣泛用于骨質(zhì)疏松遺傳機制研究。基于家系和同胞對的研究表明骨密度變異的遺傳率約為60-90％，但大部分骨密度遺傳決定因素依然未知。
　　 B細胞和單核細胞為兩類與骨代謝密切相關(guān)的細胞，以往旨在鑒定骨質(zhì)疏松遺傳機理的研究常將這兩類免疫細胞作為研究靶細胞，但是這些研究大都只是局限在一種細胞，或只是研究基因的差異表達與骨質(zhì)疏松的關(guān)系

2、。為系統(tǒng)深入探索這兩類細胞對骨代謝的影響，本研究專注：1)量化研究B細胞和單核細胞的表達相關(guān)性，探索它們對骨代謝是否存在協(xié)同影響；2)構(gòu)建骨密度關(guān)聯(lián)的基因共表達網(wǎng)絡(luò)，并揭示其生物學意義。
　　 本研究量化了B細胞和單核細胞的表達相關(guān)性。在36個高骨密度和40個低骨密度白人女性樣本中，從外周靜脈血中提取B細胞和單核細胞，采用AffymetrixHG-U133AGeneChip()芯片進行基因表達檢測，應(yīng)用GCOS1.2軟件將原始數(shù)

3、據(jù)除噪和歸一化，過濾低表達和不表達的基因后，共有4279個基因在B細胞和單核細胞都表達，從以上基因中篩選出1107個可能影響骨代謝的基因。分析顯示這些基因在B細胞和單核細胞中的表達存在較強的相關(guān)性(R=0.900，P<0.001)，且這種正相關(guān)表達關(guān)系的樣本差異小；這1107個基因中有251個在B細胞和單核細胞中存在顯著的正相關(guān)表達關(guān)系(P<0.05)；兩條與骨代謝存在顯著相關(guān)的生物學通路RANKL/RANKOPG和Wnt/β-cate

4、ninsignaling在B細胞和單核細胞中的表達也存在顯著相關(guān)(Pearson's相關(guān)系數(shù)分別為0.918和0.508)。綜上，無論在基因還是生物學通路層面，B細胞和單核細胞的表達存在正相關(guān)關(guān)系，且可能存在影響骨密度的協(xié)同表達機制。
　　 構(gòu)建骨密度關(guān)聯(lián)的基因共表達網(wǎng)絡(luò)研究的材料為79個白人女性樣本(高骨密度39人、低骨密度40人)的B細胞和80個白人女性樣本(高低骨密度各占一半)的單核細胞的基因表達譜數(shù)據(jù)。細胞提取、芯片平臺

5、和數(shù)據(jù)預(yù)處理過程與第一部分研究相同。采用加權(quán)基因共表達網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建算法(WeightedGeneCo-expressionNetworkAnalysis，WGCNA)構(gòu)建基因模塊，并計算其和骨密度關(guān)聯(lián)的顯著統(tǒng)計量(ModuleSignificance，MS)作為衡量基因網(wǎng)絡(luò)和骨密度間關(guān)聯(lián)程度的指標。應(yīng)用B細胞表達譜數(shù)據(jù)構(gòu)建了10個基因共表達基因網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)和骨密度間不存在顯著關(guān)聯(lián)關(guān)系；應(yīng)用單核細胞表達譜數(shù)據(jù)構(gòu)建了7個基因共表達模塊，模塊b

6、lue和brown被證實與骨密度之間存在顯著關(guān)聯(lián)，該關(guān)系進一步得到全基因組關(guān)聯(lián)研究(Genome-wideassociationstudies，GWAS)結(jié)果的驗證。基于GO(GeneOntology)的功能注釋分析得出blue模塊主要參與轉(zhuǎn)運、細胞蛋白代謝過程和蛋白代謝過程，而brown模塊主要參與細胞內(nèi)運輸、小泡介導(dǎo)運輸和細胞蛋白定位過程。結(jié)果表明以上生物學過程可能影響骨代謝，而對blue和brown模塊中的基因及對應(yīng)的GO過程的進