體內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞自我更新、分化及其調(diào)控相關(guān)組織干細(xì)胞的機(jī)制研究(完整版)
【正文】 胞的表觀遺傳學(xué)機(jī)制，尋找在此過程中起重要作用的新調(diào)節(jié)基因。 二、預(yù)期目標(biāo)總體目標(biāo)： 利用多種動物模型，通過研究正常生理狀況下、衰老、骨折愈合、造血、神經(jīng)損傷修復(fù)過程中MSC的活動與功能，在理論方面，闡釋MSC的維持、自我更新、分化的調(diào)控機(jī)制，深入地了解MSC的生物學(xué)本質(zhì)；在應(yīng)用方面，探討活性蛋白或小分子化合物通過調(diào)節(jié)MSC的增殖與分化，在促進(jìn)骨再生、HSC造血和神經(jīng)再生修復(fù)中的應(yīng)用，為MSC廣泛的臨床應(yīng)用提供堅實的實驗依據(jù)。主要研究內(nèi)容1． 建立可識別和分離體內(nèi)骨髓MSC的基因工程小鼠體系擬建立Gt(ROSA)26SorYFP；NestinCre小鼠、Gt(ROSA)26SorYFP；PrxICre小鼠、Gt(ROSA)26SorYFP；DermoCre小鼠，用于觀察體內(nèi)MSC的狀況以及通過流式分選這些細(xì)胞。項目名稱：體內(nèi)間充質(zhì)干細(xì)胞自我更新、分化及其調(diào)控相關(guān)組織干細(xì)胞的機(jī)制研究首席科學(xué)家：李保界 上海交通大學(xué)起止年限：依托部門：上海市科委 一、關(guān)鍵科學(xué)問題及研究內(nèi)容擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題基于MSC廣譜的疾病治療應(yīng)用前景，針對目前對MSC的微環(huán)境、自我更新、分化機(jī)理等缺乏系統(tǒng)研究的現(xiàn)狀, 本課題擬解決以下關(guān)鍵科學(xué)問題:1. 通過建立脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨髓HSC 缺乏及血管再生受阻的動物模型，探討這幾種細(xì)胞是否作為骨髓MSC 的微環(huán)境調(diào)節(jié)MSC 的干性維持、自我更新與分化，尋找這些細(xì)胞旁分泌的活性分子在其中的作用，并探討這些活性分子在抵抗組織衰老、促進(jìn)組織再生與損傷修復(fù)中的作用。2． 建立可特異性殺死MSC、成骨細(xì)胞或者其他細(xì)胞的基因工程小鼠體系利用細(xì)胞特異性的CreER(T)和iDTR小鼠，注射白喉毒素特異性殺死Cre表達(dá)的細(xì)胞。最終促使我國在MSC相關(guān)領(lǐng)域形成自己的特色，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。從而通過控制基因表達(dá)延緩 MSC 衰老，促進(jìn)其增殖及向成骨分化。 三、研究方案學(xué)術(shù)思路：間充質(zhì)干細(xì)胞作為研究最活躍的成體干細(xì)胞，在骨骼的發(fā)育與再生中起重要的作用，同時還具有其它干細(xì)胞不具有的廣闊的應(yīng)用前景。 2. 利用Prx1CreER(T)和DermoCre 轉(zhuǎn)基因小鼠和iDTR 小鼠，在注射小鼠白喉毒素的情況下，特異的殺死體內(nèi)的MSC，研究內(nèi)源的MSC 在骨折愈合、造血以及神經(jīng)損傷修復(fù)中的作用。因此，本項目具有很高的研究起點和可行性，預(yù)期結(jié)果必將在國際 MSC 研究領(lǐng)域中占領(lǐng)新高地，促進(jìn)我國干細(xì)胞研究整體水平和地位的進(jìn)一步提升。5. 建立并利用細(xì)胞共培養(yǎng)體系探討脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞及HSC對MSC的自我更新和分化的影響。3. 通過飲水中添加抗氧化劑NAC喂養(yǎng)Bmi1/小鼠，研究Bmi1是否經(jīng)過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)，刺激BMMSC自我更新，促進(jìn)其向成骨細(xì)胞分化，抑制其向脂肪細(xì)胞分化而發(fā)揮它們在抗衰老和骨質(zhì)疏松中的作用。3. 搜尋MSC自我更新與分化過程中新的lncRNA和microRNA分子，并闡釋其調(diào)控成骨分化的功能。并利用Prx1CreER(T)；iDTR、OsxCreER(T)；iDTR小鼠驗證這兩種細(xì)胞對PTH促造血的影響。 4. MSC在組織再生與修復(fù)中的作用。l 基因工程小鼠的建立：包括多種Cre；Gt(ROSA)26Sor–YFP。l 建立基于Osterix 的basal啟動子以及8個Smad1重復(fù)結(jié)合位點，驅(qū)動luciferase的DNA載體，并在在MSC細(xì)胞株中穩(wěn)定表達(dá)。l 探討B(tài)MPs對骨髓中MSC的自我更新、分化及衰老的影響。l 確定在新成年小鼠中調(diào)節(jié)MSC活動的微環(huán)境中的細(xì)胞成分。l 確定MSC調(diào)節(jié)HSC造血的新機(jī)制。l 研究相關(guān)ncRNA以及受表觀遺傳學(xué)調(diào)控的基因如何調(diào)節(jié)MSC的更新與分化。l 明確若干表觀遺傳關(guān)鍵調(diào)控基因在MSC自我更新與分化中的作用及其機(jī)制。l 通過PTH134給藥，研究其能否通過改善造血微環(huán)境，抑制氧化應(yīng)激，激活Notch通路，發(fā)揮糾正Bmi1缺失引起的造血障礙的作用。l 明確BMPMAPK信號通路調(diào)節(jié)MSC自我更新、衰老、定向分化中的分子機(jī)制。l 驗證Bmi通過p16調(diào)節(jié)MSC衰老。l 明確調(diào)節(jié)MSC定向分化的重要機(jī)制。l 闡明調(diào)節(jié)MSC更新與分化的表觀遺傳學(xué)調(diào)節(jié)機(jī)制。l 驗證MSC調(diào)節(jié)HSC造血以及神經(jīng)損傷修復(fù)。l 得到MSC特異表達(dá)的ncRNA或者相關(guān)基因的轉(zhuǎn)基因小鼠。l 建立重要ncRNA以及相關(guān)表觀修飾基因的轉(zhuǎn)基因小鼠。l 確定內(nèi)源性的MSC在神經(jīng)再生與神經(jīng)損傷修復(fù)中的作用。l 研究MSC減少或缺失對神經(jīng)損傷修復(fù)的作用。第三年l 通過促進(jìn)小鼠（12個月）HSC從骨髓遷徙到外周血、以及抑制血管再生，研究HSC缺乏以及血管再生對MSC更新和分化的影響。l 確定MSC中表達(dá)的Bmi在骨代謝中的作用。l 研究p53和p16通路在PTHrP和Bmi1調(diào)節(jié)骨代謝中的作用。l 確定若干重要表觀遺傳調(diào)控基因是否調(diào)節(jié)骨的發(fā)育及代謝。l 構(gòu)建MSC特異性Bmi1或Sirt1高表達(dá)轉(zhuǎn)基因小鼠模型，并分別與Bmi1/小鼠交配。而且課題組成員已在上述領(lǐng)域進(jìn)行了長期的原創(chuàng)性研究，相互間已有多年合作研究的基礎(chǔ)。iDTR小鼠以及DermoCre。
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