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的制作方法
【专利说明】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 巧001]相关申请
[0002] 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。
[000引在联邦政府资助的研究与发展下做出的发明的权利声明
[0004] 本发明是在美国国立卫生研究院（National Institutes of Health)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
[000引本发明主要设及测定关节损伤恢复质量的方法，W及基于所述测定治疗关节损伤 的方法。
【背景技术】
[0006] 增加施加在关节的力度导致关节损伤。运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，初带撕裂或者半月 板撕裂)的治疗W及损伤后患者的康复设及多种组分。关节损伤后的即时护理通常包括:休 息、冷敷、紧压和抬高。运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，W及使后续恢复的潜能最佳化。
[0007] 在损伤后，经过运样的初步治疗后，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W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W开始更加剧烈的康复治疗从而 恢复肌肉质量和关节功能。
[0008] 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W完全愈合的损伤。
[0009] 在可W导致关节退化的损坏开始前就分辨出运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(MRI imaging)获得运样的信息，W确定诸如软骨 容量等关键的结构性指标（S化uctural measures)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W使用关节液中的标记蛋白试验，W检测和 监控关节退化。然而，因为运样的标记试验通常是基于数量很少的基因产物，并且运些产物 在关节液中的丰度可能高度变化，因此，运种试验的预测能力往往非常有限。
【发明内容】
[0010] 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-adixular)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运些基因的 mRNA表达水平而计算的。
[0011] 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W包括:软骨、滑膜、半月板组织、关节囊内衬、初带或者运些材料中至少两 者的组合。
[0012] 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(r巧arative profile)，且其中所述第二标准表达水平表 示非修复情况(non-reparative prof ile)。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。
[0013] 所述第一标准表达水平可W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W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W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。
[0014] 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W包括列于表13、表14和/或表15的基 因。
[0015] 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(viscosupplementation HA therapy)、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、非酱体类抗炎药 (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】
[0016] 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
[0017] 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。
[0018] 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】
[0019] 定义
[0020] 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W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。
[0021 ]术语"一"、"一个"W及"所述"W及在描述本发明的上下文中（尤其在W下的权利 要求书的上下文中）的类似的使用可W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运些数值。本文所述的所有方法可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。
[0022] 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"，运些例子或者其中出现的组成部分，不管是否明确规定。
[0023] 测定关节损伤后恢复反应质量的方法
[0024] 为了助于理解本发明的原理，现可W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，W及对本文所描述的本发明原理的任何进一 步运用，都可W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W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。
[0025] 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W指示在节 损伤后修复反应的质量。所述关节可W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、肘或踩关节，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。
[0026] 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，运些关节组织中的一套"纤维增生 (fib;rop;roliferativeΓ和"纤维化(p;rofib;roticΓ基因的转录丰度预示了长期修复过程 的质量。运样的基因包括在纤维化、细胞因子和/或NFkB途径中的基因，运些基因设及纤维 化、创伤愈合和炎症。在小鼠动物模型中，在早至损伤后4周，运些基因的表达水平的测定可 W预测期待的关节修复的质量
[0027] 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、初带或者运些材料中的至少两者的组合。
[0028] 在特定的实施例中，所述对象是人类对象，且所述