CN105531378A - 用于表征可动关节软组织损伤后细胞修复反应的转录组学指数 - Google Patents

用于表征可动关节软组织损伤后细胞修复反应的转录组学指数 Download PDF

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Abstract

本发明的一个方面提供了一种在对象的关节损伤后对修复反应的质量进行分类的方法。在一个实施例中,所述方法包括:提供取自所述关节的损伤区域的组织样品以及测定样品中多个基因的表达水平,所述多个基因至少包括列于表1、表2和表3的基因。本发明的另一方面提供一种基于对修复反应的质量进行分类而治疗具有关节损伤的人类对象或者动物对象的方法。

Description

用于表征可动关节软组织损伤后细胞修复反应的转录组学指数
相关申请
本专利申请要求于2013年9月12日递交的美国临时专利申请No.61/877011的申请日优先权,所述临时专利申请的内容通过引用的方式并入本专利。
在联邦政府资助的研究与发展下做出的发明的权利声明
本发明是在美国国立卫生研究院(NationalInstitutesofHealth)授予的No.R01-AR057066政府支持下进行的。联邦政府拥有本发明的若干权利。
技术领域
本发明主要涉及测定关节损伤恢复质量的方法,以及基于所述测定治疗关节损伤的方法。
背景技术
增加施加在关节的力度导致关节损伤。这样的关节损伤通常被视为外伤的结果,例如,软骨损伤常见于运动员且通常与急性炎症有关。关节损伤(例如,韧带撕裂或者半月板撕裂)的治疗以及损伤后患者的康复涉及多种组分。关节损伤后的即时护理通常包括:休息、冷敷、紧压和抬高。这种治疗方式的目的在于使急性损伤后期间的炎症、出血、疼痛和细胞代谢最小化,以及使后续恢复的潜能最佳化。
在损伤后,经过这样的初步治疗后,随后通常经过1~3个星期的固定而保护损伤组织。固定的目的在于让愈合开始,并让愈合不受干扰,并且固定还可以防止关节的再次损伤,再次损伤通常导致更长的恢复时间,并且可能具有长期的影响。在组织开始愈合后(通常在损伤3周后),进行有控制的运动。在损伤后4~8周,可以开始更加剧烈的康复治疗从而恢复肌肉质量和关节功能。
急性肿胀和损伤消退出血一旦发生,通常就要进行严重损伤的骨科修复。然而,目前医生没有体系或者方法可用于区分需要侵入性治疗的急性损伤和不需要侵入性治疗就可以完全愈合的损伤。
在可以导致关节退化的损坏开始前就分辨出这样的损伤是尤为重要的。目前,只能通过关节的结构成分的核磁共振成像(MRIimaging)获得这样的信息,以确定诸如软骨容量等关键的结构性指标(structuralmeasures)是否被维持或者正在发生进行性退化。通常,在损伤后每隔1~2年需要进行拍片。也可以使用关节液中的标记蛋白试验,以检测和监控关节退化。然而,因为这样的标记试验通常是基于数量很少的基因产物,并且这些产物在关节液中的丰度可能高度变化,因此,这种试验的预测能力往往非常有限。
发明内容
一方面,本发明提供了一种用于表征人类对象或者动物对象的关节损伤后修复反应的质量的方法。所述方法包括:测定在组织样品中表达的多个基因的mRNA表达水平,所述组织样品取自关节的关节内(intra-articular)区域。在一个实施例中,所述多个基因至少包括列于表1、表2和表3的基因。指示所述修复反应质量的修复指数值是基于这些基因的mRNA表达水平而计算的。
在一个实施例中,所述mRNA表达水平是使用逆转录酶-实时PCR检测进行测定的。所述组织样品可以包括:软骨、滑膜、半月板组织、关节囊内衬、韧带或者这些材料中至少两者的组合。
在特定的实施例中,计算所述修复指数值包括:将获自患者组织的所述mRNA表达水平与所述基因的第一标准表达水平和所述基因的第二标准表达水平进行比较,其中所述第一标准表达水平指示修复情况(reparativeprofile),且其中所述第二标准表达水平表示非修复情况(non-reparativeprofile)。所述修复指数值是基于获自所述患者组织的所述mRNA表达水平,所述第一标准表达水平和所述第二标准表达水平的相对值。
所述第一标准表达水平可以是野生小鼠的损伤后表达水平,并且所述第二标准表达水平可以是缺乏透明质酸合成酶-1的小鼠的损伤后表达水平。所述方法也可以包括:用校正因子调整小鼠水平相对于所述患者组织样品中表达的基因的相对丰度。
在另一个实施例中,所述多个基因至少包括列于表4、表5和表6的基因,或者至少包括列于表7、表8和表9的基因。所述多个基因也可以包括列于表13、表14和/或表15的基因。
本发明的另一方面是提供了一种用于治疗人类对象或者动物对象的关节损伤的方法,所述方法包括:根据上述修复指数值实施治疗。在特定的实施例中,所述治疗是手术重建、物理治疗、粘弹性补充透明质酸疗法(viscosupplementationHAtherapy)、饮食推荐、生活方式改变推荐、抗炎乳膏、抗炎凝胶或喷雾、热冷冻治疗、非甾体类抗炎药(NSAIDs)、针灸、补充性和替代性药物、类固醇注射或类固醇药片。
附图说明
图1包括柱状图,该柱状图显示了列于表7的22个纤维化基因的相对mRNA丰度
图2包括柱状图,该柱状图显示了列于表8的22个创伤愈合基因的相对mRNA丰度。
图3包括柱状图,该柱状图显示了列于表9的22个炎症基因的相对mRNA丰度。
具体实施方式
定义
除非另有规定,在本文中所使用的所有科技术语具有通常被本发明所属领域的技术人员所理解的相同含义。在有冲突的情况下,由本文(包括定义)决定。尽管与本文所述相似或者等同的方法和材料可以用于本发明的实践或试验中,优选方法和优选材料如下所述。
术语“一”、“一个”以及“所述”以及在描述本发明的上下文中(尤其在以下的权利要求书的上下文中)的类似的使用可以理解为既包括单数也包括复数,除非在本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。在本文中列举的数值范围仅作为一种单独表示每个独立的落入所述范围的数值的简便方法,除非本文另有说明,每个独立的数值均并入本说明书,就如在本文中单独地列举这些数值。本文所述的所有方法可以以任何适当的顺序执行,除非本文另有说明,或者与上下文明显矛盾。本文中所提供的任意一个和所有例子,或者示范性语言(例如,“例如”,“诸如”)的使用仅意在更好地说明本发明,并不对本发明的保护范围构成任何限制,除非另有申明。在本说明书中,没有语言应当解释为表示任何非申明的部分作为实施本发明必要的要素。
在本文所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“可能”及其变体意在为开放式的过渡性的短语、术语或词语,不排除附加行为的可能性。本发明也考虑其它例子“包括”“由…组成”“基本由…组成”,这些例子或者其中出现的组成部分,不管是否明确规定。
测定关节损伤后恢复反应质量的方法
为了助于理解本发明的原理,现可以参考实施例,其中的一些实施例在附图中显示,并且将使用特定的语言描述。然而,应理解的是,本发明的保护范围并不因此而受限制。对所描述的实施例的任何改变和进一步调整,以及对本文所描述的本发明原理的任何进一步运用,都可以被认为对于本发明所属领域的技术人员而言通常会发生。在接下来的论述中,公开了检测方法、分析方法或其它方面的大量的潜在特征或选择。应理解的是,所公开的每一个特征或者多个特征可以与所讨论的广义的特征进行组合,形成本发明的公开实施例。
本发明的一个方面提供了一种生成修复指数的方法,所述修复指数可以指示在节损伤后修复反应的质量。所述关节可以是人体对象或者动物对象身体上的任何关节,包括但不限于膝盖、肩部、臀部、肘或踝关节,或者手、脚或脊椎的关节。所述方法包括取自所述关节的关节内间隙的组织样品的基因表达分析。
在一个实施例中,所述方法测定了组织的转录组变化,所述组织包含临近损伤位点的基质细胞和多能祖细胞。具体地,这些关节组织中的一套“纤维增生(fibroproliferative)”和“纤维化(profibrotic)”基因的转录丰度预示了长期修复过程的质量。这样的基因包括在纤维化、细胞因子和/或NFkB途径中的基因,这些基因涉及纤维化、创伤愈合和炎症。在小鼠动物模型中,在早至损伤后4周,这些基因的表达水平的测定可以预测期待的关节修复的质量
在一个实施例中,所述组织样品取自所述关节内区域。本文中所使用的术语“关节内”指的是两骨之间的关节内的空间,具体指被关节囊容纳的关节部分。所述样品可包括:软骨、滑膜、扁平的半月板组织、关节囊衬里、韧带或者这些材料中的至少两者的组合。
在特定的实施例中,所述对象是人类对象,且所述组织样品在损伤后的4~20周、4~16周、4~12周或6~10周获得。在其它实施例中,获取多个组织样品,每个组织样品在损伤后的不同时间段获取。这样的过程使得修复反应的质量可以随着时间进展被监控。例如,关节自然治愈的质量或者对于特定治疗的损伤的反应可以通过观测一段时间基因表达的变化而测定。例如,所述组织样品可以在损伤的第一关节镜(或打开关节(openjoint))评估期获取。在特定的情况下,取决于外科医生的喜好,在稍后的时间内可以获得第二个样品(例如,在外科手术期间或在第二关节镜评估期间)。
所述基因表达分析可以通过本领域已知的任何方法实施。合适的分析方法包括,但不限于,Northern杂交、核酸酶保护分析(NucleaseProtectionAssay)、原位杂交(InSituHybridization)和实时PCR。在一个优选实施例中,基因表达是通过使用逆转录酶实时高分子链反应(ReverseTranscriptaseRealTimePolymerChainReaction)(RT2-PCR)对mRNA进行定量而测定的。例如,mRNA的水平可以使用市场上可以买到的产品,如RT2ProfilerPCR阵列(购自Qiagen,Inc.瓦伦西亚,加利福尼亚)进行测定。
在多个实施例中,测定了与纤维化、创伤愈合和炎症有关的基因表达水平。在一个这样的实施例中,在所述基因表达分析中至少测定了列于表1(纤维化基因)、表2(创伤愈合基因)、表3(炎症基因)的基因。在另一实施例中,至少测定了列于表4、表5和表6的基因。在另外的实施例中,至少测定了列于表7、表8和表9的基因。在其余实施例中,还至少测定了列于表13、表14和表15的基因中的一些基因的表达水平。例如,在基因表达分析中还测定了列于表13的基因10、20、40、50、60或65,和/或表14中的基因5、10或15。
在特定的实施例中,上述基因的表达水平可以用于计算修复指数值,修复指数值可以指示在人类对象或者动物对象的关节损伤后修复过程的质量。例如,所述修复指数可以指示损伤是显示了导致损伤修复的创伤愈合反应(修复情况),还是导致了关节退行性变、纤维化和/或慢性炎症的异常反应(非修复情况)。
在一个实施例中,对于来自相同或者不同的物种中相同组织部位的相关基因,将取自关节损伤区域的患者组织样品的基因表达水平与标准表达水平(例如,非损伤表达水平)进行比较。例如,所述标准表达水平可以是已知的指示修复情况的基因表达水平。在另一个实施例中,将来自患者样品的基因表达水平与表示非修复情况的标准基因表达水平比较。在另一个实施例中,将来自患者的基因表达水平与表示修复情况和非修复情况的标准表达水平进行比较。在需要进一步定量修复指数值的情况下,可以包括附加标准从而与患者的基因表达水平进行比较。
下面描述了一个典型的计算修复指数值的方案,该方案只是为了说明。并不意味着所公开的方法受限于该示例性的实施例。
在膝关节软骨损伤后约4周的野生型(WT)小鼠和缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-,MGI:106590)的小鼠上测定了所需要的选自列于表1-19和表13-15的基因的表达水平。在所述损伤模型中,野生型小鼠的软组织中表现出典型的创伤愈合反应,这导致了修复反应。相比之下,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠表现出来异常的创伤愈合反应,这导致了纤维化、慢性炎症和骨性关节炎(例如,软组织退行性变和骨质增生)。通路特异性基因阵列分析结合总体形态学(grossmorphology)、免疫化学证实了野生型小鼠的愈合反应,以及缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠的关节中的慢性纤维化和炎症状况。在损伤后4周的小鼠模型中,这些关节组织中基因的转录丰度预示了长期恢复过程的质量。
野生型小鼠(修复型)的基因表达水平和缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠(非修复型)的基因表达水平显示在表1-9中,涉及纤维化、创伤愈合或者炎症的66个基因。这些表格也显示了这些基因在野生型小鼠和缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中的表达水平比。相比野生型小鼠,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中列于表1-9中的所有基因显示出上调了至少7、8倍。相比野生型小鼠,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中列于表13中的附加基因上调了约3~8倍。相比野生型小鼠,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中列于表14中的基因下调了约3~8倍。
图1显示了包含于表7中的22个纤维化基因的相对mRNA丰度。在此,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中的表达显示上调了刚刚超过100倍。图2显示了包含于表8中的22个创伤愈合基因的相对mRNA丰度。对于这些基因,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中的表达显示上调到200倍。图3显示了包含于表9中的22个炎性基因的相对mRNA丰度。对于这些基因,缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中的表达显示上调到刚好低于400倍。
在一个实施例中,测定了大量在野生型小鼠和缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中具有相似表达水平的纤维化、创伤愈合和炎症相关的基因的表达水平。例如,可以认为那些“无响应”的小鼠基因是这样的基因:相比于其在野生型小鼠的表达水平,其在缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中上调或下调不超过3倍。表10列出了8个这样基因的表达水平。
无响应小鼠基因(例如,野生型小鼠无响应基因)的表达水平随后与患者组织样品中相应基因的表达水平进行对比。计算了平均基因比率。例如,表11显示了纤维化通路的计算。这种比率可以作为小鼠/人类校正因子,以标准化人类基因和小鼠基因的表达水平差异。小鼠基因中的野生型小鼠和缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠的表达水平(例如,列于表1-9,表13-15中的基因)乘以校正因子,从而生成每个基因的等效人类范围(humanrange)。
修复指数值可以通过这样的方式计算,例如,将每个基因的人类范围的最低值定为0分,将每个基因的人类范围的最高值定为10分,每一个中间值在这个尺度上按情况评分。为患者样品中所测得的每一个基因(例如,列于表4、5和6中的48个基因中的每一个)确定一个得分,将这些得分加起来以得到修复指数值。对于16个基因的每条通路,总分范围是0~160;对于三条组合的通路,总分范围是0~480。0分表示非常好的修复,而160分(或者480分)表示非常差的修复。表12显示了基于列于表1中的6个基因的表达水平而计算出的人类患者修复指数。
治疗方法
本发明的另一方面提供了治疗人类对象或者动物对象的关节损伤的方法,所述方法包括:根据上述修复指数值实施治疗。在特定的实施例中,所述治疗是手术重建、物理治疗、粘弹性补充透明质酸疗法、饮食推荐或者生活方式改变推荐。在其它实施例中,所述治疗包括施用抗炎乳膏、凝胶或者喷雾,热冷冻治疗、非甾体抗炎药物(NSAIDs)、针灸、补充性和替代性药物、固醇类注射或固醇类药片。
实施例
实施例1-用于获取进行分析的组织样品的方案
用于测定关节损伤患者的修复指数的样品通常取自下列材料中的一种或者多种:软骨、滑膜、半月板组织、关节囊衬里和韧带(包括:前交叉韧带(ACL),后交叉韧带(PCL)和半月板周围的韧带)。样品通常在第一损伤后关节镜期间获得。在一些情况下,软组织参与程度是通过核磁共振成像或者其它成像方法进行测定,在手术修复期进行活组织检查。临近损伤部位的组织(通常湿重为50毫克),例如,在半月板撕裂情况下的半月板周围的滑膜(perimeniscalsynovium),被立即放入RNALater(QiagenInc.)中,并在4℃下保存,以稳定RNA。用QiagenRT2ProfilerPCR阵列分析RNA(至少2毫克),以得出纤维化、创伤愈合和炎症通路的组分。也可以使用其他供应商的等同检测方法。如果获得了多点活检,在使用时可以从每一个点产生一个指数以评估手术的效果。
实施例2-小鼠软骨损伤模型的基因试验
野生型小鼠(C57BL6)以及缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-,MGI:106590)的小鼠的膝关节软骨损伤如下文所述进行分析。膝关节间隙被打开,在股骨髌骨沟的关节面产生不出血的、局部厚度解剖刀伤口(partialthicknessscalpelwound)。在清洗伤口后,通过外科手术闭合关节,允许小鼠无笼活动,随意摄取食物和水。
在手术后0、3、7、14和28天,解剖小鼠膝盖(皮肤和肌肉游离)。通过总体形态学(grossmorphology)、组织学以及免疫组织化学(利用一组对抗基质修复和先天炎症反应的抗体)评估修复/愈合状态。另外,实时定量聚合酶链反应检测用于量化在纤维化、普通细胞因子和NFkB阵列板(QiagenInc.,产品号:PAMM-225Z,PAMM-021Z和PAMM-120Z)上的mRNA的丰度。
评估获得的每个时间点上的野生型小鼠以及缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)小鼠的总体形态学、组织学和免疫组织化学的数据。野生型小鼠表现出短暂的发炎期和纤维化发生期,这在临近软骨损伤位点的基质/祖细胞丰富的组织中最为明显。随后的时间段上,这种早期反应被抑制,且基本从最初损伤中恢复。相反,对于缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠,损伤后软组织的组织病理学没有被抑制。反而转变为进一步的纤维增生反应和典型的骨关节炎变化,典型的骨关节炎变化包括从未损伤位点(例如胫骨和膝盖骨的表面)开始的软骨流失,以及腿节沟侧面和中间面的骨赘发展
总之,通过这组方法的评估,在野生型小鼠中修复反应高效,而在缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠中基本上不存在修复反应。对于纤维化、创伤愈合和炎症通路组分进行的RT2PCR阵列分析显示:野生型小鼠和缺乏透明质酸合成酶-1(Has1-/-)的小鼠在所有三条通路中表现出明显不同的基因表达。从每条通路中选择50个基因(发现这些基因能最好地区分两种基因型)用于产生修复指数。
在小鼠关节组织和人类关节组织的平行mRNA分析中,小鼠模型和人类模型在目的基因(genesofinterest)的转录丰度上通常显示出相似的值。小鼠样品和人类样品的丰度值可根据管家基因(甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH))内在化调整。这使得在相同试验条件下获得的相对于小鼠值的人类基因表达的分析标准化。
表1:转录丰度-纤维化通路基因第一组
表2:转录丰度-创伤愈合通路基因第一组
表3:转录丰度-炎症通路基因第一组
表4:转录丰度-纤维化通路基因第二组
表5:转录丰度-创伤愈合通路基因第二组
表6:转录丰度-炎症通路基因第二组
表7:转录丰度-纤维化通路基因第三组
表9:转录丰度-炎症通路基因第三组
表10:正常化基因第一组
表11:纤维化通路指数的计算:非响应基因的比例
表12:人类患者的纤维化通路指数的计算
表13:包含在纤维化、创伤愈合或者炎症通路中的额外的基因-第一组
表14:包含在纤维化、创伤愈合或者炎症通路中的额外的基因-第二组
表15:与纤维化、创伤愈合或者炎症通路相关的细胞外基质和透明质酸网络相关基因
尽管参照本文的具体实施例对本发明进行了描述和说明,但并不意味着本发明受限于这些实施例。本领域技术人员可认识到在不脱离所附权利要求所定义的本发明的实际范围和精神的情况下,可以进行变换和调整。因此,本发明意在将所有这些落入了本发明所附权利要求的保护范围内的变换和调整及其等同手段包括在内。

Claims (22)

1.一种对人类或者动物对象的关节损伤后的修复反应的质量进行分类的方法,所述方法包括:
测定在组织样品中表达的多个基因的mRNA表达水平,所述组织样品取自关节的关节内区域,所述多个基因至少包括列于表1、表2和表3的基因;以及,
基于所述多个基因的mRNA表达水平计算修复指数值,其中所述修复指数值指示修复过程的质量。
2.根据权利要求1所述的方法,其中计算所述修复指数值包括:
将所述mRNA表达水平与所述多个基因的第一标准表达水平和所述多个基因的第二标准表达水平进行比较,其中所述第一标准表达水平指示修复情况,所述第二标准表达水平指示非修复情况;以及
基于所述mRNA表达水平、所述第一标准表达水平和所述第二标准表达水平的相对值确定所述修复指数值。
3.根据权利要求2所述的方法,其中测定所述修复指数值包括:
为所述多个基因中的每一个基因分配子分数,其中,所述子分数衡量该基因相对于该基因的所述第一标准表达水平和所述第二标准表达水平的mRNA表达水平,以及,
将所述子分数相加,以获得所述修复指数值。
4.根据权利要求2所述的方法,其中所述第一标准表达水平是野生型小鼠损伤后的表达水平,所述第二标准表达水平是缺乏透明质酸合成酶-1的小鼠损伤后的表达水平。
5.根据权利要求2所述的方法,进一步包括:用校正因子调整所述第一标准表达水平和所述第二标准表达水平相对于在所述组织样品中表达的基因的相对丰度。
6.根据权利要求4所述的方法,其中所述第一标准表达水平和所述第二标准表达水平是在损伤后2周到4周之间所测定的表达水平。
7.根据权利要求1所述的方法,其中测定mRNA表达水平包括进行逆转录酶实时PCR检测。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个基因至少包括列于表4、表5和表6的基因。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个基因至少包括列于表7、表8和表9的基因。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述多个基因进一步包括列于表13的基因。
11.根据权利要求9所述的方法,其中所述多个基因进一步包括列于表14的基因。
12.根据权利要求9所述的方法,其中所述多个基因进一步包括列于表15的基因。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述组织样品包括从如下材料组成的组中选出的材料:软骨、滑膜、扁平的半月板组织、关节囊内衬、韧带以及这些材料至少两者的组合。
14.一种治疗人类对象或者动物对象的关节损伤的方法,所述方法包括:
测定在组织样品中表达的多个基因的mRNA表达水平,所述组织样品取自关节的关节内区域,所述多个基因至少包括列于表1、表2和表3的基因;
基于所述多个基因的所述mRNA表达水平计算修复指数值,其中所述修复指数值指示修复反应的质量;以及,
实施治疗,所述治疗选自由下列治疗方式组成的组:手术重建、物理治疗、粘弹性补充透明质酸疗法、饮食推荐、生活方式改变推荐、抗炎乳膏、抗炎凝胶或者喷雾、热冷冻疗法、非甾体抗炎药(NSAIDs)、针灸、补充性和替代性药物、类固醇注射和类固醇药片;
其中所述治疗的选择取决于所述修复指数值。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述组织样品包括从如下材料组成的组中选出的材料:软骨、滑膜、扁平的半月板组织、关节囊内衬、韧带以及这些材料至少两者的组合。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述研究对象是人类对象,且其中所述的mRNA表达水平是在损伤后4周到12周之间测定的。
17.根据权利要求14所述的方法,其中测定所述修复指数值包括:
将所述mRNA表达水平与所述多个基因的第一标准表达水平和所述多个基因的第二标准表达水平进行比较,其中所述第一标准表达水平指示修复情况,所述第二标准表达水平指示非修复情况;以及
基于所述mRNA表达水平、所述第一标准表达水平和所述第二标准表达水平的相对值确定所述修复指数值。
18.根据权利要求14所述的方法,其中所述多个基因至少包括列于表4,表5和表6的基因。
19.根据权利要求14所述的方法,其中所述多个基因至少包括列于表7、表8和表9的基因。
20.根据权利要求19所述的方法,其中所述多个基因进一步包括列于表13的基因。
21.根据权利要求19所述的方法,其中所述多个基因进一步包括列于表14的基因。
22.根据权利要求19所述的方法,其中所述多个基因进一步包括列于表15的基因。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016205259A1 (en) * 2015-06-14 2016-12-22 Hoke Glenn Dale Methods of diagnosing and treating wounds
WO2017151726A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-08 Rush University Medical Center Methods for characterizing the cellular repair response after soft tissue injury
EP4259279A1 (en) 2020-12-14 2023-10-18 Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Methods of treating metabolic disorders and cardiovascular disease with inhibin subunit beta e (inhbe) inhibitors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102321574A (zh) * 2011-08-10 2012-01-18 郭风劲 Xbp1s,一种新型促进软骨修复的转录因子
WO2012061821A1 (en) * 2010-11-06 2012-05-10 Crescendo Bioscience Biomarkers for predicting progressive joint damage
US20130178442A1 (en) * 2010-09-15 2013-07-11 Rush University Medical Center Gene expression profiles and products for the diagnosis and prognosis of postinjury synovitis and osteoarthritis

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000004183A1 (en) * 1998-07-15 2000-01-27 Human Genome Sciences, Inc. Bone morphogenic protein
BR0207657A (pt) * 2001-02-28 2004-10-26 Chondrogene Inc Uma ou mais sequências de polinucleotìdeos isoladas, vetor, célula hospedeira, composição, disposição, métodos para diagnosticar as osteoartrites branda, moderada, acentuada e grave em um paciente, para identificar um agente que aumenta ou diminui a expressão de uma sequência de polinucleotìdeos, para preparar uma coleção de cdna de condrócito, e para fabricar uma disposição, e conjunto
CN103497993A (zh) * 2005-02-07 2014-01-08 基因信息公司 轻度骨关节炎生物标志物及其用途
US20090068656A1 (en) * 2006-10-02 2009-03-12 Frank Beier Methods of diagnosing osteoarthritis
CA2723247A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Interleukin Genetics, Inc. Detecting genetic predisposition to osteoarthritis associated conditions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130178442A1 (en) * 2010-09-15 2013-07-11 Rush University Medical Center Gene expression profiles and products for the diagnosis and prognosis of postinjury synovitis and osteoarthritis
WO2012061821A1 (en) * 2010-11-06 2012-05-10 Crescendo Bioscience Biomarkers for predicting progressive joint damage
CN102321574A (zh) * 2011-08-10 2012-01-18 郭风劲 Xbp1s,一种新型促进软骨修复的转录因子

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TCTM VAN DER POUW KRAAN等: "Discovery of distinctive gene expression profiles in rheumatoid synovium using cDNA microarray technology: evidence for the existence of multiple pathways of tissuedestruction and repair", 《GENES AND IMMUNITY》 *

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