基於iPS椎間盤退行性疾病模型的建立及機理研究

《基於iPS椎間盤退行性疾病模型的建立及機理研究》是依託深圳大學，由朱艷霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於iPS椎間盤退行性疾病模型的建立及機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱艷霞
• 依託單位：深圳大學

項目摘要

椎間盤退行性疾病（DDD）是與年齡密切相關的、多基因和多種環境因素所致的一類疾病，明確椎間盤髓核組織細胞功能變化是研究DDD發生髮展機制的關鍵。我們所能研究的都是疾病末期已經退變的髓核細胞，數量極少，體外培養易失去軟骨細胞特性且發生去分化。誘導的多能幹細胞（iPS細胞）出現為體外研究椎間盤退行性變發生髮展的機制提供了較好的體外細胞模型。我們分別從脊柱側彎病人和椎間盤退行性變的病人體內獲得正常和退變的髓核組織，將分離得到髓核細胞重編程為iPS細胞，並將其定向誘導分化為髓核細胞（iPS-NPC），作為體外研究DDD的細胞模型。以正常組織來源iPS作為對照，研究疾病組織來源的iPS-NPC在分化過程中功能活性和表觀遺傳學改變，並研究低氧誘導因子（HIF-1）修飾後對iPS-NPC功能活性和表觀遺傳特徵的影響，從環境因素-表觀遺傳-基因三個方面闡明DDD發生髮展的機制，為發現新的藥物靶點提供依據。

結題摘要

椎間盤退行性疾病（DDD）是與年齡密切相關的、多基因和多種環境因素所致的一類疾病，明確椎間盤髓核組織細胞功能變化是研究DDD發生髮展機制的關鍵。誘導的多能幹細胞（iPS細胞）出現為我們在體外研究椎間盤退行性變發生髮展的機制和細胞移植治療提供了一個較好的細胞來源。我們分別從椎間盤退行性變的病人體內獲得正常真皮成纖維細胞和退變的髓核組織細胞，分離重編程為iPS細胞，並將其定向誘導分化為髓核樣細胞。以正常成纖維細胞來源iPS作為對照，研究退變髓核組織來源的iPS-NPC在分化過程中功能活性和表觀遺傳學改變，並研究低氧誘導因子（HIF-1）修飾後對iPS-NPC功能活性和表觀遺傳特徵的影響。將iPS細胞在透明質酸-殼聚糖可注射水凝膠中增殖分化為髓核樣細胞，並藉助水凝膠將iPS細胞移植到兔椎間盤退變模型治療椎間盤退變。重編程後得到的iPS細胞經多次傳代仍保留正常核型，有幹細胞特異性表面標記的表達同時外源基因被沉默掉，畸胎瘤實驗可見三個胚層的形成。在我們建立的分化體系下，iPS細胞可成功分化為表達collagenII和aggrecan的髓核樣細胞，在三維水凝膠中分化效率更高，表達更多髓核特異性基因和蛋白。分化後的iPS細胞移植治療椎間盤退變，其修復效果比未分化的iPS細胞更好，功能恢復也更強。從上述結果可知，退變髓核來源的iPS細胞是椎間盤退變機制研究和細胞治療的一個較好的細胞來源。