自噬在成牙本质细胞分化及损伤修复中的分子机制

Our pilot study suggested that autophagy, an autophagosome-lysosome mediated protein-degradation process, was significantly activated in odontoblast differentiation and reparative dentin formation. We hypothesized that autophagy might participate in odontoblast differentiation and reparative dentin formation. In this project, we try to delinate our hypothesis using in vitro and in vivo models such as odontoblast like cells induction and differentiation assay in vitro, ex-vivo tooth germ organ culture, and dentin-specific autophagy related gene knockout mouse model. We will focus on: (1) the expression of autophagy related genes and proteins during odontoblast differentiation and reparative dentin formation. And its relationship with odontoblast differentiation genes and proteins; (2) the biological role of autophagy during odontoblast differentiation and reparative dentin formation; (3)the core machinary of p62/mTOR/TFEB/TFE3/TGFβ1 regulating autophagy in odontoblast differentiation and reparative dentin formation. The achievements of this project will enforce the interpretation of the regulation of odontoblast differentiation and reparative dentin formation.

本课题组前期研究发现在成牙本质细胞分化及修复性牙本质形成过程中有自噬-溶酶体途径活化。我们提出假说："自噬参与了成牙本质细胞分化及损伤修复过程"。本项目将利用体外成牙本质细胞样细胞系诱导分化模型、LPS刺激成牙本质细胞样细胞系炎症损伤模型，牙胚器官培养及构建在成牙本质细胞中特异性敲除重要自噬基因的条件性基因敲除鼠等手段，旨在进一步研究：(1)自噬-溶酶体相关基因与成牙本质细胞分化基因表达的相关性；(2) 利用特异性自噬阻断剂或诱导剂，明确自噬对成牙本质细胞分化及损伤修复的调控作用；(3) 利用RNAi抑制p62和TFEB、PCR Array、Antibody Array等技术，明确核心自噬调控通路p62/mTOR/TFEB/TFE3/TGFβ1在成牙本质细胞分化及损伤修复过程中的作用和分子机制。该项研究将有助于加深对成牙本质细胞分化及修复性牙本质形成的理解。

自噬是真核细胞中高度保守的生理过程，在细胞内稳态维持及细胞抵御外界刺激的过程中具有重要作用。本课题组研究发现自噬在成牙本质细胞抵御炎症刺激中具有重要作用。在前期研究基础上为了明确“自噬在成牙本质细胞分化及损伤修复中的分子机制”这一科学问题，分别通过以下几方面重点探究自噬的作用及机制：（1）分别在人类标本、体外细胞及小鼠体内观察到自噬-溶酶体途径相关基因和蛋白在成牙本质细胞分化及损伤修复过程中的时空表达及相关性, 明确了自噬参与了成牙本质细胞分化及损伤修复过程；（2）利用体外已构建的成牙本质细胞样细胞系炎症损伤模型，通过特异性自噬阻断剂、诱导剂和RNAi技术，明确了自噬在成牙本质细胞炎性损伤修复过程中发挥双重作用，并进一步发现了mTOR/CD47/FoxO3a等关键分子所参与调节的自噬-溶酶体途径在成牙本质细胞分化及损伤修复中的调控作用及分子机制;（3）利用体外已构建的成牙本质细胞样细胞系诱导分化模型及成牙本质细胞样细胞系炎症损伤模型，明确了核心自噬调控通路及Nf-kB信号通路在成牙本质细胞炎性损伤成牙本质向分化过程中的分子机制；（4）构建间充质细胞组织特异性Atg5敲除鼠，分析成牙本质/成骨向细胞分化，牙/骨发育的改变。通过本项目的研究，加深了对牙髓-牙本质复合体抵御炎症刺激分子机制的认识。截止结题时发表第一或通讯作者SCI论文7篇（包括已接收2篇），全部标注本项目资助，一区 SCI 论文1篇。 参加IADR及国际自噬大会等国际会议5次, 3次做大会报告，研究成果获2017年珠海第十次全国牙体牙髓病学学术大会青年学者基础研究论坛一等奖。