Lnc-NP调控ADSC成髓核中晚期分化中FoxA2/Shh信号通路的机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81572177
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0608.骨、关节、软组织退行性病变
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Based on our group and colleagues’ research work, the harsh microenvironment obviously constrained the trans-differentiation of stem cells into nucleus pulposus cells, which is the bottleneck of the biotherapy treatment for disc degenerative disease. The trans-differentiation of human adipose stem cells (hADSC) into nucleus pulposus cells is strictly scheduled, and mid-advanced stage mainly is regulated by the Forkhead box protein A1/2 (FoxA1/2) and sonic hedgehog (Shh) signaling pathways. LncRNA is one of the important regulatory factors for the trans-differentiation of stem cells. We previously found that both Lnc-NP and FoxA2 were highly expressed in middle-late trans-differentiation of hADSC into nucleus pulposus, Lnc-NP located in hADSC cytoplasm, and FoxA2 was binding protein of Lnc-NP. The trans-differentiation into the nucleus pulposus was stagnation in the early period after Lnc-NP is RNAi interferenced, and the expression of nucleus pulposus antigen and FoxA2 decline significantly. We hypothesized that hADSC into nucleus pulposus mid-advanced established mainly by Lnc, NP, FoxA2 and Shh regulation. So the established in vitro to clarify Lnc-NP, cross talks between the FoxA2 and Shh, established a complete set of RNA research system, and use gene transfection to have top 1ncRNA - hADSC nucleus pulposus differentiation; Validation of heterogeneous allografts as the nucleus pulposus differentiation after 1ncRNA-hADSC. The specific molecular mechanisms of 1ncRNA will be clarifed in trans-differentiation of hADSC into nucleus pulposus cells, which provides experimental data and new targets for stem cell transplantation in the treatment of disc degeneration.
干细胞成髓核分化受限是退变椎间盘治疗的瓶颈。人脂肪干细胞(hADSC)成髓核分化具有时序性,而中晚期阶段主要受FoxA1/2和Shh调控。lncRNA是干细胞分化的重要调控因素。我们前期发现Lnc-NP和FoxA2同时高表达于成髓核中晚期分化的hADSC,Lnc-NP定位于胞浆,FoxA2是其结合蛋白;且Lnc-NP被RNAi干扰后成髓核分化将停滞在早期阶段,髓核抗原和FoxA2表达也显著下降。我们推测hADSC成髓核中晚期分化主要受Lnc-NP、FoxA2和Shh调控。故拟在体外阐明Lnc-NP、FoxA2和Shh间的交叉对话,建立一整套RNA研究体系,并借助基因转染获得高成髓核分化的1ncRNA-hADSC;进而验证异种异体移植成髓核分化后的1ncRNA-hADSC修复大鼠退变椎间盘的效果;阐明1ncRNA在hADSC成髓核中晚期分化中的作用,从而为椎间盘退变的治疗提供新数据及新靶点。

结项摘要

基于脂肪组织的干细胞(ADSC)疗法有望治疗椎间盘(IVD)变性,但诱导髓核(NP)样分化的困难限制了其临床应用。越来越多的研究证明,长链非编码RNA(LncRNA)在干细胞定向分化中起到了很重要的作用。我们期望以RNA测序为基础,发现调控ADSC成髓核细胞分化的关键LncRNA,并研究其与相关信号通路、转录因子之间的调控机制,进而调控关键靶点,提高ADSC成髓核细胞分化的效率,以期后续能够应用于临床。研究内容、结果及数据主要包括:.1)分离、纯化、培养和鉴定人脂肪干细胞(hADSCs),证实了hADSCs的成骨、成脂及成软骨多向分化潜能;.2)采用3D细胞微球的方法,在模拟椎间盘微环境情况下,采用改良成髓核诱导培养基培养hADSCs(髓核组)、改良成软骨诱导培养基培养hADSCs(软骨组),正常培养基培养hADSCs(正常组);.3)利用RNA-seq测序技术获得了髓核组、软骨组、正常组LncRNAs和mRNA的差异表达谱;.4)利用已有数据库及生信分析等筛选出了hADSCs成髓核分化的候选LncRNAs 25个;.5)应用RT-PCR对筛选出的候选LncRNAs进行验证,并最终筛选出差异最明显的LncRNA,命名为LncNP;.6)利用慢病毒将LncNP转染到hADSCs中,获得了过表达LncNP的成髓核定向分化的干细胞LncNP-hADSCs;.7)探索LncNP调控hADSCs成髓核分化的机制,同时发现FoxA2可通过shh通路促进成髓核分化;.8)将预髓核分化的LncNP-hADSCs注射入SD大鼠的退变椎间盘内,发现其具有修复退变椎间盘的效果;.9)发表SCI论文共计12篇,其中LncRNA相关综述2篇,最高影响因子8.063分,5分以上5篇,部分成果参加了中国骨科相关的会议;.10)培养博士生3名,硕士生2名;.本项目总结了LncRNA在软骨发育、病变、再生方面以及干细胞分化领域的重要作用,并发表了两篇相关的SCI文章,同时通过测序发现了促进hADSCs分化成髓核细胞的LncRNAs,命名为lncNP,利用慢病毒构建了过表达lncNP的hADSCs,其具有优良的成髓核细胞分化的能力,在体内研究中也展现出了修复退变椎间盘的效果,为未来干细胞治疗椎间盘退变的临床医学转化研究奠定实时监控和个性化治疗的理论基础,对临床治疗具有一定指导意义。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Long Noncoding RNA: Function and Mechanism on Differentiation of Mesenchymal Stem Cells and Embryonic Stem Cells
长链非编码RNA:间充质干细胞和胚胎干细胞分化的功能和机制
  • DOI:
    10.2174/1574888x14666181127145809
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Current Stem Cell Research and Therapy
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhu Jian;Wang Yitian;Yu Wei;Xia Kaishun;Huang Yuluan;Wang Junjie;Liu Bing;Tao Huimin;Liang Chengzhen;Li Fangcai
  • 通讯作者:
    Li Fangcai
Stem Cell Transplantation: A Promising Therapy for Spinal Cord Injury
干细胞移植:脊髓损伤的一种有前景的治疗方法
  • DOI:
    10.2174/1574888x14666190823144424
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Current Stem Cell Research & Therapy
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Zhe Gong;Kaishun Xia;Ankai Xu;Chao Yu;Chenggui Wang;Jian Zhu;Xianpeng Huang;QiXin Chen;Fangcai Li;Chengzhen Liang
  • 通讯作者:
    Chengzhen Liang
Genipin cross-linked type II collagen/chondroitin sulfate composite hydrogel-like cell delivery system induces differentiation of adiposederived stem cells and regenerates degenerated nucleus pulposus
京尼平交联II型胶原/硫酸软骨素复合水凝胶样细胞递送系统诱导脂肪干细胞分化并再生退变髓核
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2018.03.019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Biomaterialia
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Xiaopeng Zhou;Jingkai Wang;Weijing Fang;Yiqing Tao;Tengfei Zhao;Kaishun Xia;Chengzhen Liang;Jianming Hua;Fangcai Li;Qixin Chen
  • 通讯作者:
    Qixin Chen
Sustained release of GDF5 from a designed coacervate attenuates disc degeneration in a rat model
从设计的凝聚层中持续释放 GDF5 可减轻大鼠模型中的椎间盘退变
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2019.01.028
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Biomaterialia
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Zhu Jian;Xia Kaishun;Yu Wei;Wang Yitian;Hua Jianming;Liu Bing;Gong Zhe;Wang Junjie;Xu Ankai;You Zhengwei;Chen Qixin;Li Fangcai;Tao Huimin;Liang Chengzhen
  • 通讯作者:
    Liang Chengzhen
Injectable decellularized nucleus pulposus-based cell delivery system for differentiation of adipose-derived stem cells and nucleus pulposus regeneration
用于脂肪干细胞分化和髓核再生的可注射脱细胞髓核细胞递送系统
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2018.09.044
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Acta Biomater
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Zhou X;Wang J;Huang X;Fang W;Tao Y;Zhao T;Liang C;Hua J;Chen Q;Li F
  • 通讯作者:
    Li F

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融合器位置对侧方入路腰椎椎间融合术间接减压疗效的影像学评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华骨科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李君;李方财;陈其昕;陈维善;陈刚;张宁;陈临炜;李浩
  • 通讯作者:
    李浩

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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