circRNA-015622调控DC-STAMP去甲基化促进破骨细胞前体融合在骨质疏松中的作用机制研究

Osteoclast (OC) function over-activation is an important cause of osteoporosis. Cell fusion is a key step in OC maturation and function, and increased fusion directly lead to OC function overactivation, DC-STAMP is the most important molecule in OC fusion process. Recent studies suggest that demethylation of DC-STAMP promoter is responsible for promoting OC fusion, but there is no research to explain how the demethylation process is regulated. The level of TET2 protein was significantly up-regulated in OC fusion stage, while miR-22, which regulate TET2 mRNA post-transcriptionally, showed a decreasing expression trend. Microarray expression analysis showed that ciR-015622 may play an endogenous competitive RNA (ceRNA) with miR-22 to regulate the translation of TET2. In addition, the expression of ciR-015622 in peripheral blood of ovariectomized (OVX) mice was significantly up-regulated. This study tend to use in vitro OC model to verify the ceRNA relationship between ciR-015622 and miR-22. OVX osteoporotic mice will be used to test the effects of circRNA on bone density. The aim is to better understand the pathogenesis of osteoporosis and to find a new target for prevention and treatment of osteoporosis.

破骨细胞（OC）功能过度激活是引起骨质疏松症的重要原因，其细胞融合是OC激活、成熟并发挥功能的关键步骤。DC-STAMP是OC融合过程中的核心分子，近期证据提示DC-STAMP启动子去甲基化是促进OC融合的原因，但目前尚无研究阐明该去甲基化过程受何调控。课题组已证实OC融合期去甲基化相关酶TET2蛋白水平显著上调，而靶向其mRNA发挥转录后调控的miR-22呈现下调趋势。预实验提示卵巢切除（OVX）小鼠外周血ciR-015622表达显著上调，结合OC不同分化阶段circRNA表达谱及共表达分析，提示ciR-015622可能与miR-22配对发挥内源性竞争性RNA （ceRNA）作用调控TET2的翻译。本课题拟利用OC体外培养模型证实该ceRNA调控方式，RNA互作证明其靶向关系，采用OVX小鼠模型检测circRNA干预对骨密度的影响，为完善骨质疏松的发病机制和寻找防治新靶点提供理论基础。

破骨细胞功能过度激活是引起骨质疏松症的重要原因，课题组拟通过对破骨细胞在骨重塑中发挥的细胞间通讯作用入手，深入探索破骨细胞的在骨质疏松发病过程中发挥的作用。在该项目的实施进展中，我们在了解破骨细胞调控骨稳态及其在骨代谢中的重要意义时，我们逐渐注意到破骨细胞一些特殊与其他骨细胞的特点。众所周知破骨细胞是为数不多的生理性多核巨细胞，其分化的终末期具有十分高效的骨吸收功能，而此时破骨细胞也进入了其生命周期的终末阶段。伴随着巨细胞的凋亡，新的一轮骨形成由成骨细胞主导，标志着一个新的骨重建循环。这样的循环无时无刻不在骨骼内部发生，维持着骨的健康以及身体内钙磷代谢的平衡。巨细胞凋亡随之不可避免的会产生大量的凋亡小体，而这些凋亡小体在骨稳态中扮演的角色，一直都不为人所知。从这个角度出发，我们首次研究了破骨细胞凋亡小体在骨细胞间耦连的作用。2019年，我们发现破骨细胞凋亡产生的凋亡小体，其上含有大量的RANK受体蛋白，而这些RANK受体蛋白作用与成骨细胞，通过RANK reverse signaling促进成骨细胞分化，形成类骨质以及完成矿化。这意味着，破骨细胞在凋亡后，其凋亡产生的凋亡小体仍然发挥细胞间的沟通和调控功能。并可能是在骨重建循环过程中，扮演骨吸收和骨形成中的交接棒的角色。为明确这一问题，我们通过RNA-seq描绘了不同分化阶段的破骨细胞所产生的凋亡小体的RNA图谱，并将其与母细胞的RNA谱进行了对比和功能分析。非常有趣的是，结果提示不同阶段细胞来源的凋亡小体（ABs）与其母细胞的表达谱有惊人的相似性，并且该相似性延伸到了功能上。相关结果先后发表于《Theranostics》和《Bone Res》。该系列研究是世界范围内仅有的关于破骨细胞凋亡小体的3篇研究报道，均来自本课题组，实现了从0到1的原创性突破。