SCX+NES+肌腱干细胞亚群分化的转录调控研究

Tendon injury is one of the most common sports injury but current therapeutics can not be satisfied. Stem cell transplantation is very promising, however, the knowledge about the regulatory mechanism underlying tenocytes differentiation is very limited, which hinders the development of tissue engineering technology for tendon sports injury repair. Based on our previous innovation findings, including 1) SCX+NES+ tendon stem cells. 2) SCX have synegetic function with mechnical force on tendon differentitaiton (Sci Rep 2012). 3) SCX is regulated by another tendon transcription factor MKX. 4) Our novel model for constuct and evalutate engineered tendon(Stem Cells 2009). This study aims to identify the roles of SCX on the SCX+NES+ tendon stem cells differentiation and regeneration; as well as the synergistic effect and mechanism between transcription factors and mechanical force on promoting tenocytes induction and maturation. This study expect to provide 1) novel knowledge for tendon stem cells differentiation and maturation; 2) provide optimal seed cells and mechanical methods for the regeneration and Rehabilitation of tendon injury.

肌腱运动损伤作为一种常见的运动性损伤疾病目前修复困难，肌腱标志及分化调控知识缺乏严重地阻碍了干细胞肌腱分化及其应用于肌腱运动损伤的再生治疗。本研究拟在前期创新发现SCX+NES+肌腱干细胞亚群，建立肌腱组织工程模型（Stem Cells 2009），发现转录因子SCX与力学协同(Sci Rep 2012)并受MKX调控的基础上，深入探索肌腱关键转录因子SCX在SCX+NES+肌腱干细胞分化和再生中的作用及其与其他因子（MKX和力学刺激）相互调控的效应和机制。本项目运用肌腱干细胞技术、生物工程技术和分子免疫等技术在肌腱发育模型和组织工程模型上，研究SCX+NES+肌腱干细胞亚群的生物特性，探明肌腱关键转录因子SCX与MKX和力学相互调控的机制。预期本研究将1.为肌腱干细胞生物学及肌腱分化调控提供新知识；2.为促进肌腱损伤的再生治疗提供理想的种子细胞和力学康复手段 。

肌腱运动损伤作为一种常见的运动性损伤疾病目前修复困难，肌腱标志及分化调控知识缺乏严重地阻碍了干细胞成肌腱分化及其应用于肌腱运动损伤的再生治疗。本项目在前期研究基础上，利用单细胞基因表达分析、染色质免疫共沉淀测序等技术，深入探索肌腱干细胞不同亚群转录特征，以及肌腱关键转录因子SCX在肌腱分化和再生中的作用及其与其他因子相互调控的效应和机制。本研究首次证明NES阳性肌腱干细胞亚群是一群更加具有肌腱分化能力的细胞，且NES作为重要的转录调控因子对肌腱干细胞相关基因（如MKX，SCX）具有调控能力。首次发现MKX和HIF2α是调控SCX的关键因子，其中MKX通过Tgfb通路对SCX的表达和肌腱的分化具有明显的调控作用。进一步，我们通过构建组织工程肌腱并植入体内参与肌腱的再生，发现上调肌腱关键转录因子（NES、MKX及SCX）可增强组织工程肌腱进行肌腱损伤修复的能力，另外，我们发现具有平行拓扑结构的生物材料可以促进干细胞分化为肌腱细胞用于肌腱损伤修复。本项目的创新性在于首次从成体肌腱中分离 SCX，NES阳性单细胞，以此为基础揭示了肌腱干细胞特异转录因子表达谱，并鉴定了肌腱特异性转录因子SCX的协同调控因子，以此为指导并结合细胞外微环境和力学刺激创新肌腱损伤再生修复治疗手段，不仅为为肌腱干细胞生物学及肌腱分化调控提供新知识，而且开拓了肌腱损伤修复治疗方案的思路和方法。