第一部分强直性脊柱炎患者的特异性circRNAs、miRNAs和mRNAs的筛选研究背景:强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis,AS）是一种以全身性炎症和病理性成骨为特征的慢性自身免疫性疾病,主要影响骶髂关节和脊柱。AS通常于20岁或者30岁左右发病,男性多于女性,男女比例约为3:1。AS的诊断主要根据临床和放射学的标准。骶髂关节炎的放射学证据是该疾病的晚期特征。早期诊断和治疗可以降低疾病影响的严重程度。AS与遗传和环境因素之间复杂的相互作用密切相关。尽管在过去的几十年中已经取得了重大进展,但AS的病因仍尚不清楚,棘间韧带骨化的机制仍然不是特别明确。因此,寻找特异性的诊断标志物和了解其详细的发病机制,对于疾病早期诊断和治疗具有重要意义。环状RNA（circularRNA,circRNA）是一类新型的内源性非编码RNA,具有共价闭合的环状结构。与线性RNA不同,circRNAs没有游离的3’-末端poly A尾和5’-末端帽,这阻止了它们被核酸外切核酸酶消化。因此,circRNAs的闭合环状结构使它们非常稳定,circRNA被认为是在包括人类癌症在内的各种疾病中发挥重要作用的新星RNA。近年来,随着高通量测序技术的发展,在真核转录组中发现了无数的circRNA。大量的研究表明,circRNA分子富含微小RNA（microRNA,miRNA）结合位点,在细胞中起到miRNA海绵的作用,进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用,升高靶基因的表达水平,这一作用机制被称为竞争性内源RNA（competitive endogenousRNA,ceRNA）机制。研究目的:AS的具体发病机制仍然不能明确,临床治疗不能取得令人十分满意的结果。因此,当前的研究是为了筛选出AS的特异性circRNAs、miRNAs以及信使RNA（messengerRNAs,mRNAs）,从而识别出AS早期诊断,靶向治疗和预后评估的新型生物标志物。研究方法:收集来自广西医科大学第一附属医院脊柱骨病外科接受后路腰椎或胸椎减压融合术的AS患者和椎间盘退变患者的棘间韧带。随机挑选3对AS和对照组的棘间韧带组织由上海伯豪生物技术公司进行ceRNA芯片和miRNA芯片实验,鉴定出差异表达的circRNAs、miRNAs以及mRNAs。研究结果:根据通过倍数变化（Fold Change）=＜0.5或者＞=2和统计学P值（P-value）＜0.05,共鉴定出345个差异表达的circRNAs,其中43个circRNAs表达上调,302个circRNAs表达下调;29个差异表达的miRNAs,其中12个miRNAs表达上调,17个miRNAs表达下调;135个差异表达的mRNAs,其中11个mRNAs表达上调,124个mRNAs表达下调。研究结论:AS的棘间韧带组织中存在特异性的circRNA、miRNA以及mRNA的表达,这些非编码RNA可能是AS的潜在的诊断、治疗和预后评估的生物标志物,同时也可能参与棘间韧带的骨化的进程。第二部分强直性脊柱炎的ceRNA网络的构建研究背景:mi RTar Base和ENCORI等数据库是常用于构建ceRNA网络的数据库,其中包含多种RNA相互作用关系对。基因本体论（Gene Ontology,GO）途径分析和KEGG（kyoto encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）通路富集分析可以让我们深入了解疾病通过哪些信号通路进行发生发展。基因集富集分析（Gene set enrichment analysis,GSEA）通过关注基因集（即具有共同生物学功能,染色体位置或调控的基因组）来获得其功能,从而帮助揭示处于健康和疾病状态的基因的集体行为。细胞内存在ceRNA调控网络,且广泛参与肿瘤血管生成、侵袭、转移等多个进程。ceRNAs网络的平衡一旦被打破,就可能导致疾病的发生,包括肿瘤及一系列炎症反应的失衡。研究目的:构建AS患者棘间韧带骨化的ceRNA网络,并通过GO途径、KEGG通路以及GSEA分析探讨其潜在的机制。研究方法:首先,根据差异表达的mRNAs构建蛋白质-蛋白质互作网络的构建。其次,对差异表达的circRNAs的靶向基因进行GO途径和KEGG通路富集。此外,对差异表达的基因进行GSEA富集分析。最后,选取显著上调的10个circRNAs预测miRNAs,与芯片结果下调的miRNAs取交集,然后把取得交集的miRNAs预测mRNAs,再与芯片结果中上调的mRNAs取交集。选取显著下调的10个circRNAs预测miRNAs,与芯片结果上调的miRNAs取交集,然后把取得交集的miRNAs预测mRNAs,再与芯片结果中下调的mRNAs取交集。根据所得结果构建AS患者棘间韧带骨化的ce RAN网络。研究结果:为GO途径富集结果显示circRNAs的靶向基因主要涉及主要在细胞质翻译起始（cytoplasmic translational initiation）、G0到G1过渡的负调控（negative regulation of G0 to G1 transition）、调节ERBB信号通路（regulation of ERBB signaling pathway）、肌动球蛋白（actomyosin）、基底膜（basement membrane）、细胞皮层（cell cortex）、泛素连接酶复合物（ubiquitin ligase complex）、特异性颗粒膜（specific granule membrane）、蛋白酪氨酸磷酸酶活性（protein tyrosine phosphatase activity）、细胞外基质结构成分（extracellular matrix structural constituent）、泛素样蛋白结合（ubiquitin-like protein binding）、泛素蛋白连接酶活性（ubiquitin protein ligase activity）等途径富集。KEGG途径富集结果显示,AS的特异性circRNAs的靶向基因主要在TGF-beta signaling pathway,Rap1 signaling pathway,PI3K-Akt signaling pathway,Wnt signaling pathway等通路富集。对c2和c5基因集的GSEA富集分析结果显示,AS组相对对照组在炎症和免疫等通路显著富集。最终,我们构建了6条相对可靠的ceRNA网络（hsacirc0077930/hsa-mi R-30b-5p/GLCE;hsacirc0077924/hsa-mi R-30b-5p/GLCE;hsacirc0058250/hsa-mi R-30b-5p/GLCE;hsacirc0072804/hsa-mi R-513a-5p/ZBTB20;hsacirc0000209/hsa-mi R-513a-5p/ZBTB20;hsacirc0000209/hsa-mi R-4428/TFDP2）。研究结论:差异表达的circRNAs可能通过PI3K-AKT信号通路和Wnt信号通路介导成骨分化,最终导致AS患者的棘间韧带的骨化。此外,我们构建了6条相对可靠的ceRNA网络,为AS的早期诊断、分子靶向治疗以及AS的异位骨化的机制提供了新的视角。