日本語AIでPubMedを検索
腰椎椎間板mRNAシークエンシングにより、椎間板ヘルニアと脊椎関節症の患者における制御経路を明らかにしました
Lumbar intervertebral disc mRNA sequencing identifies the regulatory pathway in patients with disc herniation and spondylolisthesis.
PMID: 32240779 DOI: 10.1016/j.gene.2020.144634.
抄録
腰部変性性椎間板疾患（DDD）は多面的な進行性疾患であり、椎間板ヘルニア（DH）や変性性脊椎症（DS）を伴うことが多い。この疾患の有病率の高さ（いくつかの推定では20％まで）とその治療に関連する高額な費用を考えると、再生医療のような新しい治療法を探求する必要があります。これらの新しい治療法を探索するには、まず、これらの疾患の根底にある分子経路の研究が必要である。ここでは、腰椎変性椎間板（DHとDS、各組織のn=5）とその他の筋骨格系組織（骨、軟骨、成長板、筋肉、各組織のn=7）の10個のヒト髄核（NP）サンプルから分離されたmRNAについて、次世代RNAシークエンス（RNA-seq）の結果を示す。遺伝子オントロジー（GO）用語に基づく経路解析とネットワーク解析により、異なる発現を示すmRNAの生物学的機能を同定した。腰椎NP組織では、他の筋骨格系組織と比較して、合計701個の遺伝子が有意に発現量が増加していることが明らかになった。これらの異なる発現mRNAは、主にDNA損傷、免疫、有糸分裂細胞周期のG1/S移行に関与していた。興味深いことに、DH特異的なシグナル伝達遺伝子は、ケモタクチック（CXCL10、CXCL11、IL1RL2、IL6など）とマトリックス分解経路（MMP16、ADAMTSLなど）に主要なネットワークを示した。MMP16、ADAMTSL1、5、8、12、15など）、DS特異的シグナル伝達遺伝子は、細胞接着（CDH1、EPHA1、EFNA2など）や炎症性サイトカイン（CD19、CXCL5、CCL24、25、XCL2など）に関与する遺伝子であることが明らかになりました。これらの知見は、腰部DDD症例に対する医療介入や薬理学的介入の最適化を可能にする、治療薬の創薬への新たな手がかりを提供するものである。
Lumbar degenerative disc disease (DDD) is a multifaceted progressive condition and often accompanied by disc herniation (DH) and/or degenerative spondylolisthesis (DS). Given the high prevalence of the disease (up to 20% according to some estimates) and the high costs associated with its care, there is a need to explore novel therapies such as regenerative medicine. Exploring these novel therapies first warrants investigation of molecular pathways underlying these disorders. Here, we show results from next generation RNA sequencing (RNA-seq) on mRNA isolated from 10 human nucleus pulposus (NP) samples of lumbar degenerated discs (DH and DS; n = 5 for each tissue) and other musculoskeletal tissues (Bone, cartilage, growth plate, and muscle; n = 7 for each tissue). Pathway and network analyses based on gene ontology (GO) terms were used to identify the biological functions of differentially expressed mRNAs. A total of 701 genes were found to be significantly upregulated in lumbar NP tissue compared to other musculoskeletal tissues. These differentially expressed mRNAs were primarily involved in DNA damage, immunity and G1/S transition of mitotic cell cycle. Interestingly, DH-specific signaling genes showed major network in chemotactic (e.g., CXCL10, CXCL11, IL1RL2 and IL6) and matrix-degrading pathway (e.g., MMP16, ADAMTSL1, 5, 8, 12, and 15), while DS-specific signaling genes were found to be those involved in cell adhesion (e.g., CDH1, EPHA1 and EFNA2) and inflammatory cytokines (e.g., CD19, CXCL5, CCL24, 25 and XCL2). Our findings provide new leads for therapeutic drug discovery that would permit optimization of medical or pharmacological intervention for cases of lumbar DDD.
Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.