《miRNA-140調控MSCs成軟骨分化構建組織工程軟骨的機制研究》是依託中山大學，由林子洪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：miRNA-140調控MSCs成軟骨分化構建組織工程軟骨的機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林子洪
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
關節損傷與疾病導致軟骨缺損後自身修復能力缺乏，骨髓間質幹細胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)複合生物支架材料雖為其修復帶來了希望，但幹細胞定向分化的調控機制不明、支架材料的生物回響性欠佳、體外組織工程軟骨的效能較低等問題制約了其套用。微小RNAs(microRNAs,miR)在轉錄後通過多基因靶向作用調控幹細胞分化，我們的前期研究表明MSCs在成軟骨細胞分化過程中miR-140的表達顯著升高；並採用膠原/納米磷酸三鈣支架材料進行了兔膝關節全層軟骨缺損的修復實驗。基於上述基礎，本課題擬採用慢病毒介導miR-140轉染MSCs，複合雙梯度雙層一體膠原/透明質酸/納米磷酸三鈣支架材料，通過三維動態培養系統構建組織工程軟骨，進行體內、外實驗，探討miR-140調控MSCs成軟骨細胞分化構建組織工程軟骨的機制，為組織工程軟骨的套用提供理論依據和實驗數據。
結題摘要
骨性關節炎（Osteoarthritis, OA）主要表現為軟骨基質合成不足及關節軟骨過度降解，軟骨細胞在維持軟骨基質合成和分解代謝平衡中發揮至關重要的作用。microRNA-140 (miR-140)是正常軟骨中特異性表達的microRNA，發揮抗降解和促合成的雙重作用。組蛋白去乙醯化酶(Histone Deacetylase 7, HDAC7)在人骨性關節炎軟骨中能促進MMP-13的表達進而加速軟骨基質降解。而Smads泛素化調控因子(SMAD Ubiquitination Regulatory Factor 1, Smurf1)則可通過介導BMP特異性R-Smads及BMP受體降解，影響軟骨基質合成。本研究中，我們首先通過生物信息學分析預測到HDAC7和Smurf1的mRNA的3’UTR端含有miR-140功能序列的靶標序列，接著，通過臨床樣本檢測，我們發現miR-140在膝OA患者的膝關節軟骨磨損部位的表達水平較軟骨相對完整部位明顯降低，而HDAC7和Smurf1蛋白表達量則顯著升高。進一步的體外螢光素酶報告基因分析證實：miR-140-5p可直接結合人OA軟骨細胞中的HDAC7和Smurf1的mRNA的3’UTR端的靶標序列。接著，體外功能試驗表明，抑制人OA軟骨細胞內miR-140後 HDAC7與Smurf1的蛋白表達水平明顯升高；相應的MMP-13的蛋白表達水平明顯升高，而BMP通路特應性磷酸化Smad1/5/8的蛋白水平則明顯下降。相反，在人OA軟骨細胞內過表達miR-140後HDAC7與Smurf1的蛋白表達水平顯著下降；相應的MMP-13的蛋白表達水平也顯著下降，而磷酸化Smad1/5/8的蛋白水平則明顯升高。另外，抑制人OA軟骨細胞內miR-140後，collagen type II以及aggrecan的蛋白表達水平亦明顯下降，而過表達miR-140後人OA軟骨細胞內的collagen type II和aggrecan的蛋白水平明顯升高。以上體外實驗證據表明, miR-140在體外培養的人OA軟骨細胞中既能抑制HDAC7從而影響軟骨基質的分解，又能抑制Smurf1從而促進軟骨基質的合成。研究結論為揭示膝骨性關節炎的病理生理過程提供了新的可能機制。由於經費限制，我們暫時未能對在體miR-140對關節軟骨合成分解代謝的調控機制進行深入研究。
