CN107034276A - Znf669作为骨关节炎的诊治靶标 - Google Patents

Znf669作为骨关节炎的诊治靶标 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种骨关节炎的诊治靶标‑ZNF669基因。本发明通过检测受试者滑膜组织中ZNF669基因及其表达产物的含量可以判断受试者是否患有骨关节炎或者诊断受试者是否存在患有骨关节炎的风险，或者判断患者对药物治疗的反应性，或者判断患者的复发及预后情况。另外，本发明通过研究体外培养的细胞增殖指标证明ZNF669基因及其表达产物作为治疗骨关节炎的药物靶点。

Description

ZNF669作为骨关节炎的诊治靶标
技术领域
本发明涉及诊断、治疗、预测预后领域，更具体地，本发明涉及以检测ZNF669异常为手段的诊断、预测预后方法；及激活ZNF669基因或蛋白质的治疗剂。
背景技术
骨关节炎(osteoarthritis，OA)是一种以关节软骨退行性病变和继发性骨质增生为特性的慢性关节疾病。多见于中老年人，女性多于男性。好发于负重较大的膝关节、髋关节、腰骶部脊柱关节(Lumbosacral joint)及第一跖趾关节(First MIP joints)等部位，以及手部的远端指间关节(DIP joints)、近端指间关节(PIP joints)。该病亦称为骨关节病、退行性关节炎、增生行关节炎、退化性关节炎、骨性关节炎等。
病因：由于关节腔中缺少了粘性的滑液(关节液)，导致原本应该充当骨关节中作为软垫的软骨不正常磨擦，造成破坏与退化。当软骨退化后，伴随肌肉萎缩韧带松驰。
分类：原发性，指发病原因不明，患者没有创伤、感染、先天性畸形病史，无遗传性缺陷，无全身代谢及内分泌异常。多见于50岁以上的中老年人。继发性，指由于先天性畸形，如先天性髋关节脱位；创伤，如关节内骨折；关节面后天性不平整，如骨的缺血性坏死；关节不稳定，如关节囊或韧带松弛等；关节畸形引起的关节面对合不良，如膝内翻、膝外翻等原因，在关节局部原有病变的基础上发生的骨关节炎。
目前临床上对于骨关节炎的诊断主要基于影像学的检查。X线表现主要为关节间隙狭窄，软骨下骨质硬化及囊性变，关节边缘骨赘形成，关节面萎陷、变形和关节半脱位等。MRI可示早期软骨、半月板等关节结构的病变，有利于早期诊断。CT用于椎间盘病的诊断，优于X线。关节间隙变窄，软骨下骨硬化，边缘性骨刺脊椎关节连成骨桥。亦可见骨囊肿以及畸形。如发现这些变化可作为诊断的依据和估计关节损伤的程度。OA一般在早期没有或很少有症状，只在继发炎症、疼痛或影响关节的活动时，病人才找医生。此时，关节损伤发生已久。因为开发用于早期骨关节炎诊断的方法是亟待解决的问题。
在分子水平上尤其是在基因水平上进行骨关节炎的早期诊断已经成为了骨关节炎诊断领域的发展趋势，在诊断方面，申请号为：201510548635.X、2015105495645、2015105486241、201510627048.X、2015107250040、201510724747.6、2015107257552专利文献均披露了可以用于骨关节炎诊断的基因标志物。本申请是在现有技术的启示下寻找新的可以用于骨关节炎诊断的生物标志物。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种通过检测ZNF669基因或蛋白表达差异来诊断骨关节炎的方法。
本发明的目的之二在于提供一种通过检测ZNF669基因或蛋白表达差异来预测骨关节炎预后的方法。
本发明的目的之三在于提供一种通过激活ZNF669基因或ZNF669蛋白来治疗骨关节炎的方法。
本发明的目的之四在于提供一种用于筛选治疗骨关节炎的药物的方法。
本发明的目的之五在于提供一种用于治疗骨关节炎的药物。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了检测ZNF669的产品在制备骨关节炎诊断工具中的应用。
进一步，所述检测ZNF669的产品包括检测ZNF669基因表达量的产品。
更进一步，所述检测ZNF669的产品包括能够定量ZNF669基因mRNA的产品，和/或能够定量ZNF669蛋白的产品。
本发明的定量ZNF669基因mRNA的产品可基于使用核酸分子的已知方法来发挥其功能：如PCR、如Southern杂交、Northern杂交、点杂交、荧光原位杂交(FISH)、DNA微阵列、ASO法、高通量测序平台等。使用该产品可以定性地、定量地、或半定量地实施分析。
包含在上述产品中的核酸可以通过化学合成来获得，或通过从生物材料制备含有期望核酸的基因，然后使用设计用于扩增期望核酸的引物扩增它来获得。
进一步，所述PCR方法为已知方法，例如，ARMS(Amplification RefractoryMutation System，扩增不应突变系统)法、RT-PCR(逆转录酶-PCR)法、嵌套PCR法等等。扩增的核酸可以通过使用点印迹杂交法、表面等离子共振法(SPR法)、PCR-RFLP法、原位RT-PCR法、PCR-SSO(序列特异性寡核苷酸)法、PCR-SSP法、AMPFLP(可扩增片段长度多态性)法、MVR-PCR法、和PCR-SSCP(单链构象多态性)法来检测。
所述能够定量ZNF669基因mRNA的产品包括实时定量PCR中使用的特异扩增ZNF669基因的引物，所述引物序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。
产品中包括的引物可以通过通过化学合成来制备，通过使用本领域技术人员知道的方法参考已知信息来适当地设计，并通过化学合成来制备。
上面所述的核酸还可包括探针，所述探针可以通过化学合成来制备，通过使用本领域技术人员知道的方法参考已知信息来恰当设计，并通过化学合成来制备，或者可以通过从生物材料制备含有期望核酸序列的基因，并使用设计用于扩增期望核酸序列的引物扩增它来制备。
本发明的定量ZNF669蛋白的产品可基于使用抗体的已知方法来发挥其功能：例如，可以包括ELISA、放射免疫测定法、免疫组织化学法、Western印迹等。
本发明的定量ZNF669蛋白的产品包括特异性结合ZNF669蛋白的抗体或其片段。可以使用任何结构、尺寸、免疫球蛋白类别、起源等的抗体或其片段，只要它结合靶蛋白质即可。本发明的检测产品中包括的抗体或其片段可以是单克隆的或多克隆的。抗体片段指保留抗体对抗原的结合活性的抗体一部分(部分片段)或含有抗体一部分的肽。抗体片段可以包括F(ab′)2、Fab′、Fab、单链Fv(scFv)、二硫化物键合的Fv(dsFv)或其聚合物、二聚化V区(双抗体)、或含有CDR的肽。本发明的定量ZNF669蛋白的产品可以包括编码抗体或编码抗体片段的氨基酸序列的分离的核酸，包含该核酸的载体，和携带该载体的细胞。
抗体可以通过本领域技术人员公知的方法来获得。例如，制备保留整个或部分靶蛋白质的多肽或整合编码它们的多核苷酸的哺乳动物细胞表达载体作为抗原。使用抗原免疫动物后，从经过免疫的动物获得免疫细胞并融合骨髓瘤细胞以获得杂交瘤。然后从杂交瘤培养物收集抗体。最后可以通过使用被用作抗原的ZNF669蛋白或其部分对获得的抗体实施抗原特异性纯化来获得针对ZNF669蛋白的单克隆抗体。可以如下制备多克隆抗体：用与上文相同的抗原免疫动物，从经过免疫的动物收集血液样品，从血液中分离出血清，然后使用上述抗原对血清实施抗原特异性纯化。可以通过用酶处理获得的抗体或通过使用获得的抗体的序列信息来获得抗体片段。
标记物与抗体或其片段的结合可以通过本领域普遍知道的方法来实施。例如，可以如下荧光标记蛋白质或肽：用磷酸盐缓冲液清洗蛋白质或肽，添加用DMSO、缓冲剂、等准备的染料，然后混合溶液，再于室温放置10分钟。另外，标记可使用商品化的标记试剂盒，诸如生物素标记试剂盒，如生物素标记试剂盒-NH2、生物素标记试剂盒-SH(DojindoLaboratories)；碱性磷酸酶标记试剂盒诸如碱性磷酸酶标记试剂盒-NH2、碱性磷酸酶标记试剂盒-SH(Dojindo Laboratories)；过氧化物酶标记试剂盒诸如过氧化物酶标记试剂盒-NH2、过氧化物酶标记试剂盒-NH2(Dojindo Laboratories)；藻胆蛋白标记试剂盒诸如藻胆蛋白标记试剂盒-NH2、藻胆蛋白标记试剂盒-SH、B-藻红蛋白标记试剂盒-NH2，B-藻红蛋白标记试剂盒-SH、R-藻红蛋白标记试剂盒-NH2、R-藻红蛋白标记试剂盒SH(DojindoLaboratories)；荧光标记试剂盒诸如荧光素标记试剂盒-NH2、HiLyte Fluor(TM)555标记试剂盒-NH2、HiLyte Fluor(TM)647标记试剂盒-NH2(Dojindo Laboratories)；及DyLight 547和DyLight647(Techno Chemical Corp.)、Zenon(TM)、Alexa Fluor(TM)抗体标记试剂盒、Qdot(TM)抗体标记试剂盒(Invitrogen Corporation)和EZ-标记物蛋白质标记试剂盒(Funakoshi Corporation)。为了正确标记，可以使用适宜的仪器来检测经过标记的抗体或其片段。
作为依照本发明的检测产品的样品，可以使用例如自活检受试者获得的组织样品或流体。样品不受特别限制，只要它适于本发明的测定；例如，它可以包括组织、血液、血浆、血清、淋巴液、尿液、浆膜腔液、脊髓液、滑液、房水、泪液、唾液、或其级分或经过处理的材料。
在本发明的具体实施方案中，所述样品来自受试者的组织。
进一步，所述定量ZNF669基因或ZNF669蛋白的产品可以是检测ZNF669基因或ZNF669蛋白的试剂、也可以是包含所述试剂的试剂盒、芯片、试纸等，也可以是使用所述试剂的高通量测序平台。
本发明还提供了一种诊断骨关节炎的工具，所述工具能够检测ZNF669基因表达量。
进一步，所述工具包括包括能够定量ZNF669基因mRNA的试剂，和/或能够定量ZNF669蛋白的试剂。
更进一步，所述能够定量ZNF669基因mRNA的试剂是实时定量PCR中使用的特异扩增ZNF669基因的引物，所述引物序列如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示。
进一步，所述诊断骨关节炎的工具包括但不限于芯片、试剂盒、试纸、或高通量测序平台；高通量测序平台是一种特殊的诊断骨关节炎的工具，随着高通量测序技术的发展，对一个人的基因表达谱的构建将成为十分便捷的工作。通过对比疾病患者和正常人群的基因表达谱，容易分析出哪个基因的异常与疾病相关。因此，在高通量测序中获知ZNF669基因的异常与骨关节炎相关也属于ZNF669的用途，同样在本发明的保护范围之内。
本发明的检测产品、诊断工具中使用的抗ZNF669抗体或其片段所识别的氨基酸的数目没有特别限制，只要抗体能够结合ZNF669即可。
本发明还提供了一种诊断骨关节炎的方法，所述方法包括如下步骤：
(1)获取受试者的样品；
(2)检测受试者样品中ZNF669基因或蛋白的表达水平；
(3)将测得的ZNF669基因或蛋白的表达水平与受试者的患病与否关联起来。
(4)与对照相比，ZNF669基因或蛋白的表达水平降低，则该受试者被判断患有骨关节炎、或者骨关节炎患者被判断为复发、或者骨关节炎患者被判断为预后不良。
本发明还提供了一种骨关节炎的治疗方法，所述方法包括激活ZNF669基因或ZNF669蛋白。
进一步，所述方法包括促进ZNF669基因的表达，或促进ZNF669蛋白的表达或增强ZNF669蛋白的活性。
本发明还提供了一种骨关节炎药物的筛选方法，可以通过在对骨细胞添加测试药物后或在对模型动物施用测试药物后的某个时期测量ZNF669基因或者ZNF669蛋白的表达水平来测定抗骨关节炎药物改善炎症预后的效果。更具体地说，当ZNF669基因或者ZNF669蛋白的表达水平在添加或施用测试药物后升高时或者恢复正常水平时，可选择该药物作为改善骨关节炎预后的治疗药物。
本发明还提供了一种治疗骨关节炎的药物，所述药物包含ZNF669的激活剂。
发明的ZNF669的激活剂不受限制，只要所述激活剂能够促进或增强ZNF669或涉及ZNF669上游或下游途径的物质的表达或活性，且对于治疗骨关节炎有效的药物即可。
本发明还提供了上述激活剂在制备治疗骨关节炎的药物中的应用。
进一步，所述激活剂包括ZNF669基因、ZNF669蛋白、促进型miRNA、促进型转录调控因子、或促进型靶向小分子化合物。
本发明的激活剂一方面可以用于补充内源性的ZNF669蛋白的缺失或不足，通过提高ZNF669蛋白的表达，从而治疗因ZNF669蛋白缺乏导致的骨关节炎。另一方面可以用于增强ZNF669蛋白的活性，从而治疗骨关节炎。
本发明的药物可以作为医药单独施用或与其它药物一起施用。
本发明的药物可根据需要制备成各种剂型。包括但不限于，经皮、粘膜、鼻、口颊、舌下或经口使用的片剂、溶液剂、颗粒剂、贴剂、膏剂、胶囊剂、气雾剂或栓剂。
在本发明的上下文中，“诊断骨关节炎”包括判断受试者是否已经患有骨关节炎、判断受试者是否存在患有骨关节炎的风险、判断骨关节炎患者是否已经复发与转移、判断骨关节炎患者对药物治疗的反应性、或者判断骨关节炎患者的预后情况。
本文所用的“治疗”涵盖患有相关疾病或病症的哺乳动物例如人类中治疗相关的疾病或疾病状态，并且包括：
(1)预防疾病或疾病状态在哺乳动物中发生，尤其是当该哺乳动物易感于所述疾病状态，但尚未被诊断出患有这种疾病状态时；
(2)抑制疾病或疾病状态，即阻止其发生；或者
(3)缓解疾病或疾病状态，即使疾病或疾病状态消退。
术语“治疗”通常涉及治疗人类或动物(例如，被兽医所应用)，其中可达到某些预期的治疗效果，例如，抑制病症的发展(包括降低发展速度、使发展停止)、改善病症和治愈病症。还包括作为预防措施(例如预防)的治疗。对还没有发展为病症但有发展为该病症危险的患者的用途，也包括在术语“治疗”中。
本发明的优点和有益效果：
本发明的发现了一种诊断骨关节炎的分子标志物，使用该分子标志物可以在骨关节炎发生的早期即可作为判断，提供了患者的生存率。
本发明的包括ZNF669基因或蛋白的激活剂的治疗药物可用作新的骨关节炎的治疗药物。
附图说明
图1显示利用QPCR在mRNA水平上检测ZNF669基因差异表达情况的统计图；
图2显示利用QPCR在mRNA水平上检测ZNF669基因过表达情况的统计图；
图3显示ZNF669基因过表达对骨关节炎细胞增殖影响的统计图。
具体的实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等人，分子克隆：实验室手册(New York:Cold Spring HarborLaboratoryPress,1989)中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1 OA滑膜组织和正常滑膜组织中ZNF669基因的表达差异
60例OA患者的滑膜组织来自于青海大学附属医院骨科行膝关节置换或滑膜切除术的OA病人。所用病例符合Altam提出的关于OA的诊断标准。40例正常滑膜组织来自于青海大学附属医院骨科，为外伤手术病人关节滑膜组织。OA患者滑膜液(SF)高速离心后取上清，-80℃储存待用。本研究中所用临床样本，均对患者进行知情告知并经本院伦理委员会通过。
1、ZNF669基因转录水平的检测
1.1 滑膜组织细胞体外培养
将无菌获取的滑膜组织用PBS清洗后，用无菌手术剪刀反复剪切成约1mm x1mm x1mm的组织块，加入胶原酶II(0.5mg/ml)37℃、消化2h后，经200目纱网过滤，离心去上清后，将细胞重悬于DMEM培养液，置于37℃，5％CO2细胞培养箱内培养。当细胞长成梭形并成片后，进行传代培养。当细胞传至第3代后，分别加入FITC标记的小鼠抗人CD3、CD14、CD19和PE标记的小鼠抗人CD11b进行标记，流式细胞仪检测鉴定。上述4种标记均为阴性的细胞为成纤维样滑膜细胞(Fibroblast-like Synoviocytes，FLS)用于本研究。
1.2 总RNA提取
利用QIAGEN公司的组织/细胞总RNA提取试剂盒提取OA患者滑膜组织细胞和正常滑膜组织细胞的总RNA。
1.3 逆转录
利用TAKARA公司的逆转录试剂盒进行RNA的逆转录。
1.4 QPCR
(1)引物设计
根据Genbank中ZNF669基因和GAPDH基因的编码序列设计QPCR扩增引物，由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。具体引物序列如下：
ZNF669基因：
正向引物为5’-AAGACATCAGAGAACTCA-3’(SEQ ID NO.1)；
反向引物为5’-CACATTCCTTACATTCGTA-3’(SEQ ID NO.2),
GAPDH基因：
正向引物为5’-TTTAACTCTGGTAAAGTGGATAT-3’(SEQ ID NO.3)；
反向引物为5’-GGTGGAATCATATTGGAACA-3’(SEQ ID NO.4)。
(2)按照表1配制PCR反应体系：
其中，SYBR Green聚合酶链式反应体系购自Invitrogen公司。
表1 PCR反应体系
试剂 体积
正向引物 1μl
反向引物 1μl
SYBR Green聚合酶链式反应体系 12.5μl
模板 2μl
去离子水 补足25μl
(3)PCR反应条件：95℃10min，(95℃10s，60℃55s)*40个循环。以SYBR Green作为荧光标记物，在Light Cycler荧光定量PCR仪上进行PCR反应，通过融解曲线分析和电泳确定目的条带，ΔΔCT法进行相对定量。
1.5 统计学方法
实验都是按照重复3次来完成的，结果数据都是以平均值±标准差的方式来表示，采用SPSS13.0统计软件来进行统计分析的，两者之间的差异采用t检验，认为当P<0.05时具有统计学意义。
1.6 结果
结果如图1所示，与正常滑膜组织相比，骨关节炎滑膜组织细胞中ZNF669基因表达量显著降低，差异具有统计学意义(P<0.05)。
实施例2 ZNF669基因过表达
1、质粒构建
根据ZNF669基因的编码序列设计扩增引物，引物的设计为本领域技术人员所熟知。从成人胎脑的cDNA文库(clontech公司，货号：638831)中扩增全长的ZNF669基因的编码序列，上述cDNA序列插入到真核细胞表达载体pcDNA3.0中，连接获得的重组载体pcDNA3.0-ZNF669用于后续实验。
2、细胞培养
将OA成纤维样滑膜细胞按1×104/孔接种到24孔细胞培养板中，在37℃、5％CO2培养箱中细胞培养24h，在无双抗、含10％FBS的DMEM培养基中，转染按照脂质体转染试剂2000(购自于Invitrogen公司)的说明书转染，实验分为阴性对照组(转染pcDNA3.0)和实验组(转染pcDNA3.0-ZNF669)。质粒DNA转染量为0.5μg/孔。
3、利用QPCR实验检测过表达效率方法同实施例1。
4、结果
结果如图2所示，pcDNA3.0-ZNF669能够成功过表达，差异具有统计学意义(P<0.05)。
实施例3 ZNF669基因对骨关节炎滑膜组织细胞增殖的抑制作用
1、细胞转染：按照实施例2的方法对OA成纤维样滑膜细胞进行pcDNA3.0-ZNF669和pcDNA3.0的转染。
2、转染24小时后加入3H-TdR(1μCi/孔)，再培养24小时，收集细胞，加液体闪烁液，β计数仪检测cpm值。
3、统计学方法
实验都是按照重复3次来完成的，结果数据都是以平均值±标准差的方式来表示，采用SPSS13.0统计软件来进行统计分析的，过表达组与对照组之间的差异采用t检验，认为当P<0.05时具有统计学意义。
4、结果
结果如图3显示，与pcDNA3.0组相比，转染pcDNA3.0-ZNF669的细胞增殖细胞数变少，表明ZNF669的表达抑制了细胞增殖，差异具有统计学意义(P<0.05)。
上述实施例的说明只是用于理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也将落入本发明权利要求的保护范围内。
SEQUENCE LISTING
<110> 北京市创伤骨科研究所
<120> ZNF669作为骨关节炎的诊治靶标
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
aagacatcag agaactca 18
<210> 2
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
cacattcctt acattcgta 19
<210> 3
<211> 23
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
tttaactctg gtaaagtgga tat 23
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 4
ggtggaatca tattggaaca 20

Claims (10)

1.检测ZNF669的产品在制备诊断骨关节炎工具中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述检测ZNF669的产品包括检测ZNF669基因表达量的产品。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述检测ZNF669的产品包括能够定量ZNF669基因mRNA的产品，和/或能够定量ZNF669蛋白的产品。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述能够定量ZNF669基因mRNA的试剂包括实时定量PCR中使用的特异扩增ZNF669基因的引物，所述引物序列如SEQ ID NO.1和SEQ IDNO.2所示；所述能够定量ZNF669蛋白的试剂包括特异性结合ZNF669蛋白的抗体。
5.一种诊断骨关节炎的工具，其特征在于，所述工具包括能够检测ZNF669基因表达量的工具。
6.根据权利要求5所述的工具，其特征在于，所述工具包括包括能够定量ZNF669基因mRNA的试剂，和/或能够定量ZNF669蛋白的试剂。
7.根据权利要求6所述的工具，其特征在于，所述能够定量ZNF669基因mRNA的试剂是实时定量PCR中使用的特异扩增ZNF669基因的引物，所述引物序列如SEQ ID NO.1和SEQ IDNO.2所示。
8.一种治疗骨关节炎的药物，其特征在于，所述药物包含ZNF669的激活剂。
9.根据权利要求8所述的药物，其特征在于，所述激活剂能够促进或增强ZNF669或涉及ZNF669上游或下游途径的物质的表达或活性。
10.权利要求8或9所述的激活剂在制备治疗骨关节炎的药物中的应用。
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