YAP1在間充質幹細胞軟骨內成骨中的作用及機制研究

《YAP1在間充質幹細胞軟骨內成骨中的作用及機制研究》是依託武漢大學，由王家偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：YAP1在間充質幹細胞軟骨內成骨中的作用及機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王家偉
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

基於軟骨內成骨的骨組織工程為大面積骨缺損的修復提供了新思路，但目前的技術路線存在軟骨板退化、骨生成分布不均等問題。YAP1轉錄共激活因子作為細胞感受機械信號的重要效應因子，可轉導生物材料的某些物理性能，如硬度，並影響MSCs向成骨、成脂和成神經細胞方向分化。鑒於成軟骨細胞的同源性，我們推測通過對YAP1的作用及機制研究，可以調控MSCs向成軟骨細胞方向分化、進而完成軟骨內成骨。為驗證這一假設，我們首先在體外檢驗YAP1與軟骨內成骨各個階段的相關性，其次觀察YAP1在體內對轉基因小鼠軟骨內成骨的影響，然後探討YAP1調控MSCs軟骨向分化及肥大軟骨細胞凋亡的機制，最後，通過支架設計和基因調控，了解YAP1影響MSCs軟骨內成骨的效果。我們期望能夠闡明YAP1對MSCs軟骨向分化和肥大軟骨細胞凋亡的影響及作用機制，從而有目的的調控經由軟骨內成骨的組織修復過程，更有效地修復大面積骨缺損。

結題摘要

Hippo信號通路在調控組織發育與細胞增殖分化方面發揮著至關重要的作用，Yes相關蛋白1（YAP1）轉錄共激活因子是Hippo通路下游核心效應分子，並且能夠感受機械應力。本課題利用基因工程、細胞生物學、細胞生物化學、生物信息學等技術，研究YAP1對於某些硬組織來源的細胞，如成軟骨、成骨、成牙骨質等相關細胞的分化和礦化的影響，以及對骨代謝相關分子表達的影響，並分別深入探索可能涉及的機制。主要研究內容包括：質粒構建、慢病毒感染得到YAP1不同表達水平的目的細胞，通過成軟骨、成骨或炎性因子相關刺激誘導，觀察成軟骨或成骨以及骨代謝等特異性基因和蛋白表達。進而通過文獻調研和生物信息學手段，篩選出轉錄因子YAP1下游靶基因和調控通路，並進行相關驗證。研究結果顯示YAP1通過激活經典β-catenin信號通路抑制SOX9表達並負向調控前成軟骨細胞軟骨向和肥大向分化；接著我們發現YAP1促進了BMP-Smad通路進而促進成牙骨質細胞礦化，並且通過調控BMP通路下游ID1分子的表達來促進成骨細胞分化和礦化；最近我們又發現在炎性條件下YAP1通過抑制NF-KB通路降低了骨吸收介質的表達。這些證據證明YAP1在機體硬組織發育和損傷修復以及骨代謝過程中發揮著重要的作用，並且與細胞內多個重要信號通路間存在緊密相互聯繫。該研究課題為豐富Hippo-YAP1通路在硬組織發育、骨代謝方面的作用，同時也為YAP1在機體硬組織疾病中的基因調控與基因治療等相關研究提供了更多的工作基礎和理論依據。