转录因子YY1对急性肺损伤和肺纤维化基因治疗的分子机制研究

Acute Lung Injury (ALI)/Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) and Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF) are common, devastating clinical syndromes that are associated with high mortality with the current standard of care. Gene therapy is a potential approach to treat ALI/ARDS and IPF, but selection of target genes and gene delivery systems have serious limitations and hampering the clinical use of this technology. Research from our laboratory has demonstrated that the transcription factor YY1 contributes to the pathogenesis of ALI/ARDS and IPF and provides a potential therapeutic strategy for these diseases. With the studies proposed in this application, we will develop new technologies for cell-specific transfer of plasmids expressing YY1 and its shRNA to alveolar epithelial type I, type II cells. We will focus on the regulation of YY1 in inflammation, pulmonary fibrosis and epithelial to mesenchymal transition (EMT) in cultured cells, and the gene transfer of cell-specific YY1 or its shRNA to mouse lungs by electroporation in lipopolysaccharide- or bleomycin-injured lungs to treat ALI/ARDS or IPF in mice. This study will provide a new platform for gene therapy for lung diseases.

急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）和特发性肺纤维化（IPF）是呼吸系统重要疾病，发病率高、危害严重，目前尚缺乏有效的治疗方法。基因治疗被视为治疗 ALI/ARDS和IPF最有前景的方法之一。靶基因的筛选和基因运送系统的建立，是决定基因治疗成败的关键因素。我们前期工作证实转录因子YY1与急性肺损伤和肺纤维化关系密切，是该类肺疾病潜在的治疗靶点。本项目将在体外研究YY1对培养的肺泡I型和II型上皮细胞的炎症发生、纤维化形成和上皮细胞间质转型的调控；并利用脂多糖或博来霉素诱导ALI/ARDS和IPF实验动物模型，通过我们已建立的体内基因电转方法，将YY1基因表达质粒或者敲除shRNA无创运送到实验动物的肺泡细胞，进而研究其对ALI/ARDS和IPF的治疗效果及作用机制。该研究将为基因治疗ALI/ARDS 开辟一条新途径。

特发性肺纤维化（IPF）是呼吸系统重要疾病，发病率高、危害严重，目前尚缺乏有效的治疗方法。肺泡 I、II 型上皮细胞功能障碍是导致急性肺损伤和肺纤维化的重要原因，因此修复肺泡上皮细胞功能是治疗IPF的关键。我们先前的工作证实转录因子YY1与急性肺损伤和肺纤维化关系密切，是该类肺疾病潜在的重要治疗靶点。本项目探讨了YY1在肺泡I型和II型上皮细胞中对TGF-β刺激的炎症发生、纤维化形成以及上皮细胞间质转型的调控作用，以及YY1调控IPF发生发展的作用机制。通过本项目的实施，发现YY1在TGF-β诱导的肺泡II型上皮细胞的表达显著升高，提示YY1对上皮细胞纤维化的潜在调控作用；体外细胞实验制备了TGF-β诱导的肺泡上皮细胞纤维化模型，并构建了YY1过表达和shRNA特异敲低YY1的病毒载体。细胞实验证实YY1在II 型肺泡上皮细胞能够显著增加α-sma表达，促进TGF-β诱导的肺泡II 型上皮细胞纤维化。分子机制上，本研究发现YY1能够促进ΝF-κΒ从细胞质到细胞核的转移，进而激活下游靶基因的转录，促进了细胞的纤维化发生。在肺泡I型上皮细胞R3/1中，TGF-β诱导上皮细胞纤维化，YY1表达不受影响。在肺泡I型上皮细胞中YY1过表达YY1，未能促进纤维化和EMT发生，提示YY1对肺纤维化的促进主要通过肺泡II性上皮细胞实现。体内动物实验证明，YY1表达与肺纤维化正相关；抑制YY1的表达可以抑制肺纤维化的发生和发展。本研究结果，为YY1治疗肺纤维化提供了实验依据，可作为IFP防治的潜在基因靶点。