[发明专利]TGFβR1/2及表观遗传作为关节软骨发育不良及骨关节炎易感的早期标志物的用途

说明书

本发明公开了TGFβR1/2及表观遗传作为关节软骨发育不良及骨关节炎易感的早期标志物的用途。研究结果表明，与正常对照组相比，IUGR新生儿脐带间充质干细胞或整体脐带中的TGFβR1/TGFβR2启动子区组蛋白乙酰化水平及表达降低；IUGR来源的间充质干细胞成软骨分化能力更低，在高浓度糖皮质激素作用下更容易出现骨关节炎类似的软骨细胞退变表现。因此，可通过检测脐带TGFβR1/TGFβR2基因表达及启动子区表观遗传水平来判断受试者的软骨发育不良及成年后患骨关节炎的风险。为关节软骨发育不良及胎源性成年骨关节炎的早期预警技术提供了研究依据，也为早期有效地防治胎源性成年骨关节炎的发生提供了可能。

技术领域：

本发明属于临床医学技术领域，涉及一类转化生长因子β受体1(transforminggrowth factorβ1，TGFβR1)和转化生长因子β受体2(TGFβR2)基因表达及表观遗传作为关节软骨发育不良及成年骨关节炎早期预警的生物标志物。

背景技术：

骨关节炎是一种以关节软骨退行性病变为主要病理特征的慢性关节疾病。传统观点认为，骨关节炎为老年退行性疾病。由于其发病率高、治疗难度大，对骨关节炎的诊治进行研究意义重大。宫内发育迟缓(intrauterine growth retardation,IUGR)是指足月儿出生体重小于2.5kg，或胎儿体重低于其孕龄平均体重的两个标准差。大样本流行病学研究发现，低出生体重儿成年后手、髋等多关节骨关节炎易感[1-3]。本室前期研究发现，孕期暴露多种外源物(如咖啡因、尼古丁、乙醇、地塞米松)可致子代大鼠IUGR，且IUGR个体宫内出现软骨发育不良，表现为软骨基质染色变浅、细胞活力下降，且在成年后存在骨关节炎易感现象[4,5]。提示，骨关节炎具有宫内起源。然而，胎源性成年骨关节炎的早期预警及诊治技术匮乏，胎源性成年骨关节炎的发生机制及毒性靶标尚未明确有关。

许多信号通路参与了体内、外干细胞的软骨分化过程，包括TGFβ信号通路。TGFβs在关节软骨的形成、生长发育、成熟及表型维持中都扮演着重要的角色[6,7]。已知TGFβ与持续激活的TGFβR2结合形成复合体，随后TGFβ构象改变，被TGFβR1识别，形成TGFβR2-TGFβ-TGFβR1复合物跨膜转位入核，与稳定Y染色体性别决定结构域转录因子9转录起始区结合促进其表达，进一步调控关节软骨细胞基质合成基因Aggrecan和Ⅱ型胶原α1(α1of collagentypeⅡ,Col2a1)的表达。因此，TGFβR1和TGFβR2的表达与间充质干细胞的软骨定向分化潜能密切相关[8,9]。已有研究发现,在软骨细胞中合成类糖皮质激素可抑制TGFβRs的表达[10]，并且关节软骨细胞中TGFβR2的敲除可最终导致骨关节炎样表型的发生[11]。提示，TGFβR1和TGFβR2可作为关节软骨发育不良及胎源性成年骨关节炎易感的早期预警标志物。然而，目前尚未见任何相关报道。

人华通胶间充质干细胞(human Wharton`s jelly-derived mesenchymal stemcells，WJ-MSCs)是一种多潜能干细胞，可以在体外分化为软骨细胞[12-14]。在WJ-MSCs软骨细胞分化模型上采用IL-1β(interleukin-1β，IL-1β)体外诱导，可建立细胞水平的骨关节炎样模型。在个体发育过程中，间充质干细胞(包括WJ-MSCs)可作为宫内不良环境影响的靶组织，可被编程，即“记忆”早期生命过程中接受的可影响成年后功能的不良刺激[15]。也有研究报道，小于胎龄儿来源的WJ-MSCs中保留有可识别的表遗传印记[16,17]。值得注意的是，目前各实验室在WJ-MSCs的分离和体外扩增方面尚未达成共识，且尚无一种方法能快速高效分离出均质而符合明确界定的WJ-MSCs，这显然为将来基于高通量筛选开展临床早期预警的实施提供了诸多不便。有报道提示，整体脐带中的表遗传分析可能用于评估个体出生后肥胖和代谢综合征的易感性[18]。以上研究提示，WJ-MSCs可成为验证胎儿不良发育潜在分子机制的初步筛选系统，其编程印记也可在整体脐带中体现，基于整体脐带的表遗传印记检测为将来基于大规模新生儿的高通量筛选并预测疾病风险提供了新的思路。

参考文献：