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Etablierung von genetischen Markern zur Diagnostik im Bandscheibenmodell

Diego Andreska

Titel

Etablierung von genetischen Markern zur Diagnostik im Bandscheibenmodell

Autor/in

Datierung

10.06.2022

Beschreibung

Zwischen den Wirbelkörpern der Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule sowie zwischen dem Lendenwirbelkörper 5 und dem Kreuzbein befinden sich Bandscheiben. Ihre Aufgabe besteht darin, Stösse abzudämpfen und die Spinalnerven zu schützen. Mit voranschreitendem Alter kommt es häufig zu Bandscheibendegenerationen, welche sich in Rücken- oder Nackenschmerzen äussern können. Um zukünftig die Auswirkungen verschiedener Belastungen auf die Zellpopulationen der Bandscheibe mittels qPCR untersuchen zu können, sollten für die Gene HSPH1, DNAJA4, ATF3, NR1D1 und FOSB, welche diagnostischen Wert besitzen, Primer etabliert werden. Um zu eruieren, ob bereits etablierte Primer vorhanden waren, wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, in welcher für vier der fünf Gene Primer gefunden werden konnten. Für das Gen DNAJA4 wurden zwei unterschiedliche Primer-Paare selbst erstellt. Zur Verifizierung der Primer diente eine qPCR mit anschliessender Gelelektrophorese. Dabei stellte sich heraus, dass die Primer für das FOSB-Gen aufgrund einer fehlenden Exon-Exon-Junction untauglich sind. Für die Validierung der Primer wurde eine Verdünnungsreihe durchgeführt. Dadurch konnten die Primer für die Gene HSPH1, ATF3 und NR1D1 validiert werden. Die beiden Primer für das DNAJA4-Gen konnten aufgrund von Unstimmigkeiten nicht abschliessend validiert werden. Die anschliessende Genexpressionsanalyse zwischen zwei Tieren zeigte auf, dass das Gen HSPH1, mit einem Verhältnis von 2, im Tier 1 stärker ausgeprägt ist und das Gen NR1D1, mit einem Verhältnis von 0.06, im Tier 1 schwächer ausgeprägt ist. Ebenfalls wurde bei einem der beiden Primer-Paare für das Gen DNAJA4 ein signifikant höheres Verhältnis von 5 angegeben. Das Fehlen dieser Ausprägung im anderen Primer-Paar legt nahe, dass mindestens eines der beiden Primer-Paare nicht geeignet ist.

Intervertebral discs are located between the vertebrae of the cervical, thoracic and lumbar spine and between the lumbar vertebra 5 and the sacrum. Their function is to absorb shocks and protect the spinal nerves. With advancing age, intervertebral disc degeneration often occurs, which can manifest itself in back or neck pain. In order to be able to investigate the effects of different stresses on the cell populations of the intervertebral disc by qPCR, primers should be established for the genes HSPH1, DNAJA4, ATF3, NR1D1 and FOSB, which have diagnostic value. To determine whether established primers were already available, a literature search was conducted in which primers could be found for four of the five genes. For the DNAJA4 gene, two different primer pairs were designed. A qPCR followed by gel electrophoresis was used to verify the primers. It was found that the primers for the FOSB gene were unsuitable due to a missing exon-exon junction. A dilution series was performed to validate the primers. This allowed validation of the primers for the HSPH1, ATF3, and NR1D1 genes. The two primers for the DNAJA4 gene could not be finally validated due to inconsistencies. Subsequent gene expression analysis between two animals indicated that the HSPH1 gene, with a ratio of 2, was more highly expressed in animal 1 and the NR1D1 gene, with a ratio of 0.06, was less highly expressed in animal 1. Furthermore, a significantly higher ratio of 5 was reported for the DNAJA4 gene in one of the two primer pairs. The absence of this expression in the other primer pair suggests that at least one of the two primer pairs is not suitable.

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