Nature子刊发表Arraystar CircRNA芯片应用于软骨降解研究

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      北京大学附属第三医院敖英芳教授主要从事膝关节损伤治疗、关节镜下微创治疗。近期其实验室用Arraystar CircRNA芯片研究发现了一种能调控关节炎的新CircRNA分子CircRNA-CER。CircRNA-CER可以被IL-1和TNFa诱导表达上调,进一步下游分子筛选实验表明,CircRNA-CER可以通过内源性竞争miR-136来调控MMP13的表达,并参与到软骨细胞ECM损伤的过程当中。CircRNA-CER可能是OA治疗中的一个很有潜力的靶点。该研究成果刊登在国际顶级期刊Nature子刊Scientific Reports(影响因子5.228)上。(芯片实验由康成提供技术服务)

研究背景

     骨关节炎(OA)是一种由于软骨降解,骨质增厚,骨刺形成而引起的退行性关节病。在OA中软骨细胞的死亡将会导致软骨胞质的降低,软骨细胞是通过细胞因子和生长因子刺激进行代谢和异常的分化,最终将会导致ECM降解。CircRNA是一类广泛存在于细胞质中的非编码RNA。这类内源性的RNA具有稳定的结构和很高的组织特异性表达。许多研究证明CircRNA可以与骨关节炎相关基因相互作用,在多种骨关节炎的发展进程中起到重要作用。敖英芳教授课题组本次研究的目的在于揭示CircRNA在骨关节炎中的作用,探讨ECM相关的CricRNA在软骨中的功能。

研究思路

     为了研究CircRNA在骨关节炎中的作用,探讨ECM相关的CircRNA在软骨中的功能。本次研究应用美国Arraystar Human CircRNA芯片和表达谱芯片筛选骨关节炎软骨和正常软骨中差异表达的CircRNA。发现71个circRNA在骨关节炎和正常软骨中差异表达,其中16个CircRNA表达上调,55个CircRNA表达下调。用qRT-PCR验证芯片结果。生物信息学用来预测circRNA和mRNA在软骨中相互作用。其中发现circRNA-CER在网络中起到重要作用。CircRNA-CER的Loss of function和Rescue实验在体外进行。应用siRNA沉默CircRNA-CER将会抑制MMP13的表达并且增强ECM的表达。我们推测CircRNA-CER在OA治疗过程中作为潜在的靶点。

技术路线

             

结果展示

图注:A、骨关节炎和正常软骨的CircRNA层次聚类分析图,B、用qPCR验证CircRNA-CER在骨关节炎中表达升高,与芯片实验结果相符。C、CircRNA-miRNA-mRNA的网络调控图。D和E证实CircRNA-CER通过竞争性结合miR-136调控MMP13的表达,在软骨细胞的ECM降解过程中起到重要作用。

研究意义

     本研究用Arraystar Human CircRNA芯片对骨关节炎中CircRNA的功能研究。该研究揭示了CircRNA在骨关节炎的基因表达调控中起到重要的的作用。CircRNA-CER作为miRNA sponge竞争性结合miR136,从而上调MMP-13的表达。揭示CircRNA在OA中的功能的精确分子机制将为我们研究OA的病理形成和探索新的治疗靶点。

原文出处

Circular RNA Related to the Chondrocyte ECM Regulates MMP13 Expression by Functioning as a MiR-136 'Sponge' in Human Cartilage Degradation. Sci Rep. 2016.

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