SUMO化的HIF-1α对周期性张应力介导的干细胞成骨分化的功能性研究

To improve bone remodeling and accelerate tooth movement，it represents a major challenge to the orthodontic treatment by mechanobiological methods. We have shown previously that the biomechanical stimulation resulted in upregulation of osteogenic factors, and may also cause specific changes of hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α). Because of the degradation tendency, SUMOylation is used to ensure the stably expression of HIF-1α to study the relationship between HIF-1α and osteogenic differentiation subjected to the stretch.In this study, we start from primary cultured bone marrow mesenchymal stem cells, SUMOylation, qPCR, Western-blot, RNAi and slow virus infection are also used to clarify the role of SUMOy-HIF-1α in osteogenic differentiation of stem cells subjected to cyclical stretch. The effect of HIF-1α in alveolar bone remodeling during mechanical orthodontic tooth movement will be further verified, by constructing transgenic rat unilateral upper jaw tooth movement model. This research can help orthodontists use new method to control bone reconstruction in order to provide a theoretical basis for clinical intervention, with profound scientific significance and potential application prospect, but also realize that the orthodontic tooth movement optimization problems need to be solved.

在正畸矫治过程中，利用生物学手段在机械力环境中促进骨改建，使牙齿快速移动一直是正畸医生迫切需要解决的问题。项目组成员在前期实验中发现，张应力刺激既能调控骨髓间充质干细胞成骨相关因子的表达，也可引起低氧诱导因子-1α（HIF-1α）的特异性变化。由于HIF-1α易降解，本项目拟通过SUMO化修饰使HIF-1α稳定表达，研究应力介导下HIF-1α与成骨分化之间的关系。本研究从原代培养骨髓间充质干细胞入手，采用SUMO化修饰、qPCR、Western blot、RNAi、慢病毒感染等手段研究在周期性应力介导下HIF-1α对干细胞成骨分化的作用，并拟通过构建转基因大鼠上颌单侧牙移动模型,验证HIF-1α在机械牵张正畸牙槽骨骨改建中的作用。本研究将有助于临床医生采用新的方法调控骨质改建，为进行临床干预提供理论依据，具有深远的科学意义和潜在的应用前景,同时也是正畸治疗中实现牙齿最优化移动需要解决的问题。

在正畸矫治过程中，利用生物学手段在机械力环境中促进骨改建，使牙齿快速移动一直是正畸医生迫切需要解决的问题。项目组成员在前期实验中发现，张应力刺激既能调控骨髓间充质干细胞成骨相关因子的表达，也可引起低氧诱导因子-1α（HIF-1α）的特异性变化。由于HIF-1α易降解，本项目通过SUMO化修饰使HIF-1α稳定表达，研究应力介导下HIF-1α与成骨分化之间的关系。本研究从原代培养骨髓间充质干细胞入手，采用SUMO化修饰、qPCR、Western blot、RNAi、慢病毒感染等手段研究在周期性应力介导下HIF-1α对干细胞成骨分化的作用，并通过构建转基因大鼠上颌单侧牙移动模型，验证HIF-1α在机械牵张正畸牙槽骨骨改建中的作用。本研究将有助于临床医生采用新的方法调控骨质改建，为进行临床干预提供理论依据，具有深远的科学意义和潜在的应用前景,同时也是正畸治疗中实现牙齿最优化移动需要解决的问题。在该课题的资助下，我们还进一步在其它通路，如TWIST, E2A-p21等做了尝试。该研究已发表文章25篇，其中项目负责人以第一/通讯作者发表13篇，（SCI收录3篇，科技核心6篇,会议论文4篇）；联合培养硕士研究生9人。