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目的
生物信息学分析椎间盘退行性变过程中基因的差异表达，探讨退变过程中起关键作用的基因并分析其在退变过程中参与的生物学过程及可能的机制。
方法对照组椎间盘髓核组织取自于我院行先天性脊柱侧弯矫形术的3例患者，退变组椎间盘髓核组织取自经影像学确认并于我院行间盘切除术的3例腰椎间盘退变患者。Trizol法裂解组织并用氯仿提取总RNA用于基因芯片杂交。应用R软件中的limma包分析对照组和退变组基因的差异表达，分别通过DAVID和KEGG数据库对差异基因进行基因本体(GO)富集分析和通路分析找出参与退变过程的主要生物学过程及信号通路。应用STRING数据库构建差异基因的蛋白相互作用网络，并确定椎间盘退变过程中关键基因。采用实时定量反转录聚合酶链反应(RT-qPCR)进一步验证芯片分析的结果。
结果通过基因表达差异分析，与对照组比较退变组中共有153个差异表达基因，其中有111个基因表达上调，42个基因表达下调。GO富集分析结果显示差异基因主要富集在细胞程序性死亡、细胞凋亡等生物学过程，KEGG通路分析结果显示差异基因主要富集在细胞周期等相关通路上。蛋白相互作用网络结果显示着丝粒复合元件(NDC80)、有丝分裂检查点丝氨酸(BUB1B)、核基质蛋白21(RAD21)位于网络的核心。RT-qPCR结果证实NDC80、BUB1B、RAD21在退变的椎间盘髓核组织中分别表达上调(3.23±0.67)倍(P＝0.016)、(3.79±0.91)倍(P＝0.005)、(2.73±0.51)倍(P＝0.009)。
结论本研究结果显示，在椎间盘退变的过程中，NDC80，BUB1B、RAD21作为关键基因主要参与髓核细胞的凋亡及死亡过程。