去乙酰化酶SIRT1调控间充质干细胞增殖与衰老的研究

去乙酰化酶SIRT1由于其在肿瘤、神经退行性疾病、心血管疾病和糖尿病等老年相关疾病中重要作用而受到全世界许多大实验室及制药公司的广泛关注。间充质干细胞由于其取材方便、可诱导免疫耐受、遗传背景稳定并具有多向分化潜能等优势而成为组织和细胞工程理想的种子细胞。本项目将充分结合我们的工作基础，利用我国的资源优势，以人类间充质干细胞为实验细胞，应用慢病毒载体为基础的过表达和下调表达策略结合有潜在应用价值的小分子激活剂和抑制剂，研究SIRT1在间充质干细胞增殖和衰老中的作用及机理。本项目对以SIRT1为靶分子以及以间充质干细胞为靶细胞的应用均具有重要意义。

本课题的研究目的在于探索去乙酰化酶SIRT1在间充质干细胞（MSCs） 衰老中的作用并找出一种可以延长MSCs 寿命的新方法。.在研究当中，我们观察到骨髓和脂肪来源的MSCs在体外经过长时间培养，出现典型的衰老特征，去乙酰化酶SIRT1蛋白的表达水平会随着MSCs的衰老而显著下降。我们发现在下调表达SIRT1 的骨髓和脂肪来源的MSCs 中，细胞增殖显著减慢，衰老细胞的数目明显增多。随后我们利用慢病毒转导体系，在骨髓来源的MSCs当中过表达SIRT1 以及无酶活性的负显性突变体SIRT1-H363Y。我们发现H363Y突变体使得早起细胞的增殖减慢，衰老细胞数目增加，但过表达SIRT1 对细胞的增殖与衰老影响不大。随着细胞的传代，过表达SIRT1 使处于增殖期的MSCs细胞数目增多，衰老的细胞数目减少，细胞增殖期可延长30 天左右。但是，SIRT1 过表达的MSCs 最终还是会进入衰老期。另一方面，我们检测了MSCs 相关的表面标志如CD31、CD34、CD90 和CD105 的表达，以及其成脂与成骨的分化潜能。结果表明，SIRT1 过表达不会导致MSCs 的分化，基因修饰之后的MSCs 仍然具有分化潜能。为了进一步的机制探索，我们检测了两个关键衰老相关分子P21与P16的表达变化情况。结果表明，SIRT1下调后引起骨髓来源MSCs 中P16 的表达明显升高，但P21 的变化并不显著；对于脂肪来源的MSCs 来说，P21 与P16 的表达却均有升高。在长时间培养的过程中，SIRT1 的过表达可以减缓P16的积累，但对P21表达的影响不大。为了可能的临床应用，我们检测了不同浓度的白藜芦醇（有争议的SIRT1 的天然激活剂）以及不同的作用时间能否促进MSCs 增殖和延缓细胞衰老。我们发现，5μM 和20μM 的白藜芦醇作用两天，可以瞬时促进MSCs的增殖，但长时间作用反而加速了MSCs的死亡。.本课题的研究不仅可以使我们更好地理解SIRT1 在MSCs 衰老过程中的作用，还提供了一个可以延缓间充质干细胞衰老的新策略。.本课题的研究导致一篇论文发表在国际刊物Journal of Molecular Medicine (IF 5.2)上，一项发明专利（CN102382801B）获得国内授权，一名博士研究生毕业，达到了全部预期目标。