بررسی بیوانفورماتیکی تغییرات بیانی ژن های موثر در تمایز سلول های بنیادی به سلول های Nucleus Pulposus Cells

دژنره شدن سلول های هسته پالپوزوس (NPCs) یکی از عوامل اصلی دژنراسیون دیسک بین مهره ای است. درمان های فعلی محدود به تسکین علایم بوده و بر روی بازسازی سلول های NP از دست رفته و ترمیم ساختار دیسک اصلی تمرکز نمی کنند. از آنجا که پیچیدگی های مولکولی این بیماری هنوز به خوبی شناخته نشده است، توانایی سلول های بنیادی برای تمایز به انواع سلول ها، خصوصا تمایز به سلول های  NPCsتوجه زیادی را به خود جلب کرده است. هدف از این مطالعه بررسی و معرفی ژن های دارای تفاوت بیان در تمایز سلول های بنیادی بهNPCs  و شناسایی مسیرهای مولکولی مهم در فرآیند تمایز است. از آنجا که در ارتباط با ژن های مهم تمایز سلول های NPC تاکنون مطالعه ای گسترده ای انجام نگرفته است، نیاز است بررسی بر روی این مسیر انجام شود.

ابتدا فایل های خام حاصل از RNA- sequencing  سلول های بنیادی و NPCs تمایز یافته، از دیتاست با شماره GSE122429 از پایگاه داده GEO به دست آمد و مراحل آنالیز نمونه ها انجام شد. ژن های دارای تفاوت بیان با بررسی دو پارامتر آماری logFoldChanges (logFC) ≠ 3 و Adjusted p-values < 0.05 در زبان برنامه نویسی R و با پکیج Limma جداسازی شد. سپس، آنالیز عملکردی ژن ها از جمله مسیرهای سیگنالینگ، فرآیندهای بیولوژیکی ژن های دارای تفاوت بیان در مسیر تمایز توسط پایگاه داده Enrichr بررسی  شد.

یافته ها:

 نتایج آنالیز بیان داده ها، افزایش بیان 170 ژن و کاهش بیان 102 ژن را در سلول های تمایز یافته نشان داد. همچنین با بررسی آنالیزهای عملکردی مشخص شد ژن های دارای تفاوت بیان در سازماندهی ماتریکس خارج سلولی، سازماندهی کلاژن و تنظیم مثبت فرآیندهای سلولی دخالت دارند. بررسی مسیرهای سیگنالینگ مشخص کرد مسیر تمایز Neural Crest مهم ترین مسیر دخیل در بین نمونه های مورد بررسی بود که ژن های MSX2، OLIG3، WNT3A، TWIST1، PAX3، RHOB، CDH6، COL2A1، CDH1، ZIC1، PMP22، SNAI2، MSX1، با در نظر گرفتن پارامتر آماری  logFC ≠ 3 و Adjusted p-values < 0.05 در این مسیر تاثیر داشته و افزایش بیان داشتند.

نتیجه گیری: 

به نظر می رسد که دانسته های ما از مسیرهای مولکولی دخیل در فرآیند تمایز سلول های NPC کمک کرد و بررسی های مولکولی دقیق تر منجر به دستیابی به ژن های قابل اعتماد برای شناسایی بیومارکرهای تمایزی سلول های NPC خواهد شد که به این ترتیب سرنخ های جدیدی برای درمان دژنراسیون دیسک بین مهره ای فراهم می شود.