MicroRNA-145靶向调控KLF4促进诱导多能干细胞向VSMC诱导分化及在组织工程血管中的应用研究

MiRNA-145 is highly expressed in vascular smooth muscle cell (VSMC) and has a regulatory effect on its phenotype switch. However, little is known about the role of miRNA-145 in regulating the embryonic development of VSMC. Our previous study suggest that miRNA-145 may plays an important role in the process of induced pluripotent stem cell (iPSC) differentiates into VSMC, but its mechanism needs further study. Therefore, we propose that miRNA-145 may promote the differentiation of iPSC into VSMC by targeting KLF4. To test this hypothesis, we will establish a iPSC line and differentiate into VSMC, and then study the mechanism of miRNA-145 promote the differentiate of VSMC from iPSC by targeting KLF4, after that, we will use miRNA-145 as the inducer agent and explore an efficient experimental scheme of VSMC differentiation. At last, we will test the application of VSMC which derived from iPSC in the preparation of tissue engineering blood vessels. This study will elucidate the regulatory mechanism of miRNA-145 on VSMC embryonic development, and establish a highly efficient experimental scheme of VSMC differentiation, which could supply rich cell resource for the preparation of tissue engineering blood vessels, and have significant value both in basic research and clinical application.

miRNA-145在VSMC中特异性高表达且对其表型转化具有调控作用。然而迄今为止miRNA-145对VSMC胚胎发育的调节作用知之甚少。我们的预实验结果提示miRNA-145在iPSC向VSMC分化的过程中具有重要的调控作用，但是其机制有待进一步研究。因此我们提出假说：miRNA-145可能通过靶向调控KLF4从而促进iPSC向VSMC分化。为了验证这一假说，我们将构建人iPSC，进而向VSMC诱导分化；通过研究miRNA-145对KLF4的调控作用及对VSMC分化的影响，阐明其调控机制；然后再以miRNA-145作为诱导剂，建立高效的iPSC向VSMC分化的实验方案，并将诱导出的VSMC运用于组织工程血管的制备。本研究将阐明miRNA-145对VSMC胚胎发育的调控机制，并将iPSC高效诱导分化为VSMC，为组织工程血管的制备提供丰富的种子细胞，具有重要的基础及临床价值。

心脑血管疾病是全球头号杀手。VSMC结构与功能异常是多种严重心血管疾病发病的核心机制，因此VSMC是重要的研究靶点，同时可作为心血管组织工程材料的重要种子细胞。然而，VSMC作为终末分化成体细胞，原代细胞体外培养扩增周期长，培养困难，容易衰老，是相关研究领域急需解决的难题。iPSC有多向分化潜能且能维持自我更新，避免伦理问题，同时携带个体遗传信息，是种子细胞的理想来源。研究发现miRNA-145可调控VSMC表型转化。然而miRNA-145对VSMC分化的调节作用尚不清楚，前期研究提示miRNA-145可能促进干细胞向VSMC分化，但是具体作用及机制不明。PLGA有较大的表面积/体积和生物相容性，是组织工程研究领域的重要材料。LIP被广泛运用于将高浓度的药物运送到各个组织中，由于其脂质双层膜上为阳离子静电电荷，是RNA和DNA的有效载体。.本研究将iPSC细胞系向VSMC诱导并进行表型、功能鉴定，探索miRNA-145调控干细胞向VSMC诱导的机制，并最终以miRNA-145作为诱导剂建立iPSC向VSMC分化的方案，获得大量的种子细胞后，运用到PLGA-LIP中，构建组织工程材料并进行相关功能研究。.本研究通过 miRNA-145 与 ActivinA、PDGF-BB不同组合作为诱导剂，均能诱导出VSMC，但不同分组有差异，其中miRNA-145+PDGF-BB 诱导效率最佳，且过表达KLF4能抑制诱导效率。我们进一步成功构建PLGA-LIP膜。LIP-miRNA145-PDGF可缓慢释放miRNA145-PDGF，并持续96小时。体外血管生成实验中，LIP-miRNA145-PDGF能刺激管样结构形成。体内实验中，LIP-miRNA145-PDGF能促进小鼠创口愈合。.本项目阐明了miRNA-145对iPSC向VSMCs分化的促进作用及其机制，不仅丰富了对VSMC分化发育的认识，而且拓展了miRNA-145对VSMC调控作用的范围。其次，高效诱导iPSC-VSMC可以提供丰富的种子细胞，用于组织工程材料的制备，同时iPSC-VSMC可以降低免疫原性。本研究表明，与miRNA-145和PDGF-BB结合的PLGA-LIP支架协同促进MSC向VSMC的分化，而与miRNA-145和PDGF-BB结合的PLGA-LIP的传递协同促进伤口愈合，具有良好的临床应用前景。