COL3A1は、滑膜軟骨症の潜在的な診断バイオマーカーであり、軟骨細胞の細胞周期と移動に影響を与えます

背景：滑膜軟骨症（SC）は主に主要な関節に影響を及ぼし、良性軟骨結節の形成によって特徴付けられます。本研究では、SCおよび正常軟骨の組織学と遺伝子発現の違いを評価し、SCのハブ遺伝子の機能をさらに解明しました。 方法：SCおよび正常な軟骨サンプルでコラーゲンとグリコサミノグリカン（GAG）含有量を測定するために、組織学的染色と生化学分析を実施しました。次に、膝関節サンプル（3つの正常サンプルと3つのSCサンプル）を使用してマイクロアレイ分析を実施し、差次的に発現した遺伝子（deg）を識別しました。その後、ハブ遺伝子を特定し、SCの根底にあるメカニズムを探求するために、バイオインフォマティクス分析が実行されました。上位10の上方制御されたdeg、上位10のダウンレギュレートされたdeg、およびハブ遺伝子の交差点がSC組織で検証されました。最後に、in vitro実験と当社の臨床コホートを使用して、それぞれ最も重要な遺伝子の潜在的な生物学的機能と診断値を決定しました。 結果：GAGおよびコラーゲンの含有量は、正常組織よりもSC組織の中で同等でした。マイクロアレイ分析により、SCで上方制御され、107のダウンレギュレートDEGが明らかになりました。さらに、機能的濃縮分析により、免疫と代謝関連の経路とSCの発達との関連が明らかになりました。20のハブ遺伝子の中で、2つの交差遺伝子、すなわちコラーゲンIII型アルファ1鎖（Col3A1）およびHSPA8がSC組織で顕著に発現し、Col3A1はmRNA発現により有意な差を示しました。さらに、COL3A1は軟骨細胞の移動と細胞周期の進行を促進することができます。さらに、臨床データは、COL3A1が一次SCの診断マーカー（AUC = 0.82）の診断マーカーであり、好中球とリンパ球比と正の相関となる可能性があることが明らかになりました。 結論：これらの結果は、SC組織に豊富なギャグとコラーゲンが含まれていることを示唆しています。COL3A1は、軟骨細胞の機能に影響を与え、原発性SC患者の診断マーカーになる可能性があります。これらの発見は、SCの診断と治療のための新しいアプローチと基本的な貢献を提供します。

BACKGROUND: Synovial chondromatosis (SC) primarily affects the major joints and is characterized by the formation of benign cartilaginous nodules. In the present study, we evaluated the differences in the histology and gene expression of SC and normal cartilages and further elucidated the function of hub genes in SC. METHODS: Histological staining and biochemical analysis were performed to measure collagen and glycosaminoglycan (GAG) contents in SC and normal cartilage samples. Then, microarray analysis was performed using knee joint samples (three normal and three SC samples) to identify the differentially expressed genes (DEGs). Subsequently, bioinformatics analysis was performed to identify the hub genes and explore the mechanisms underlying SC. The intersection of the top 10 upregulated DEGs, top 10 downregulated DEGs, and hub genes was validated in SC tissues. Lastly, in vitro experiments and our clinical cohort were used to determine the potential biological functions and diagnostic value, respectively, of the most significant gene. RESULTS: The GAG and collagen contents were comparable to or higher in SC tissues than in normal tissues. Microarray analysis revealed 143 upregulated and 107 downregulated DEGs in SC. Furthermore, functional enrichment analysis revealed an association between immunity and metabolism-related pathways and SC development. Among 20 hub genes, two intersection genes, namely, collagen type III alpha 1 chain (COL3A1) and HSPA8, were notably expressed in SC tissues, with COL3A1 exhibiting a more significant difference in mRNA expression. Furthermore, COL3A1 can promote chondrocyte migration and cell cycle progression. Additionally, clinical data revealed COL3A1 can be a diagnostic marker for primary SC (AUC = 0.82) and be a positive correlation with neutrophil-to-lymphocyte ratio. CONCLUSIONS: These results suggest that SC tissues contained the abundant GAG and collagen. COL3A1 can affect the function of chondrocytes and be a diagnostic marker of primary SC patients. These findings provide a novel approach and a fundamental contribution for diagnosis and treatment in SC.