靶向Notch信号通路调控干细胞促进骨质疏松性骨折愈合的研究

骨髓间充质干细胞(MSCs)数量的减少、成骨分化能力的降低是引致骨质疏松性骨折修复能力降低的关键因素。若能按骨折修复需要调控MSCs的增殖和定向成骨分化，即可促进骨质疏松性骨折愈合。最近的研究确定了Notch信号通路是参与MSCs增殖和分化调控的关键调节因子。我们的前期研究也表明，抑制Notch信号通路可以促进干细胞向软骨和成骨分化。为此，我们拟在体外应用Notch信号配体Delta-like1/Jagged1激活MSCs内Notch信号通路，以获取大量稳定扩增、保留成软骨和成骨分化潜能的MSCs；将已扩增的MSCs移植到实验动物骨质疏松性骨折断端，在骨折局部注入Notch信号抑制剂DAPT以抑制Notch信号通路，使扩增的MSCs向成软骨和成骨分化，探讨靶向Notch信号通路调控干细胞在骨质疏松性骨折愈合中的作用及机制。研究的完成将为骨质疏松性骨折的研究及治疗提供一种崭新的思路与方法。

骨质疏松症发病率高，危害性大，已成为全球所关注的有关公众健康的重要问题，其最严重的危害是并发脆性骨折即骨质疏松性骨折。骨质疏松性骨折发病人群绝大多数为老年患者，由于该类人群骨髓间充质干细胞功能活性低下，而导致骨折愈合缓慢，卧床时间延长，并发症发病率高，严重威胁着患者的生命安全。为此，我们通过本课题着重探讨了靶向干细胞增殖和成骨分化的机制与方法，以期能够找到促进骨质疏松性骨折愈合的有效治疗措施。按照课题的设计及预期，我们发现培养皿包被JAG1配体是体外靶向激活骨髓间充质干细胞（BMSCs）Notch信号通路活性的有效方法，此时，BMSCs表现为增殖加快，成骨分化能力降低；反之，以DAPT抑制Notch信号通路活性则可降低BMSCs的增殖速率，而促进其成骨分化性能。在此基础上，我们拟通过动物实验来验证靶向Notch信号通路的体内功效。首先，我们应用裸鼠建立异位成骨模型，结果发现抑制Notch信号通路可明显促进局部异位成骨的形成，说明靶向Notch信号通路在体内同样可以取得良好的效果。随后，我们进一步通过SD大鼠建立骨质疏松性骨折模型，并于骨折局部给予干细胞注射，同时应用DAPT抑制其Notch信号通路活性，已有的结果发现，骨折局部骨痂大小与对照组无明显差异，但抑制Notch信号通路组骨痂内部钙化加快，骨折愈合明显优于对照组。因此，Notch信号通路是调节BMSCs增殖与分化的重要靶点，靶向Notch信号通路将有助于提高骨质疏松性骨折的愈合及预后。.此外，在上述靶向调节Notch信号通路手段的基础上，我们将Notch信号通路的功能拓展到骨髓间充质源性恶性肿瘤——骨肉瘤的研究中。与骨髓间充质干细胞相似，Notch信号通路对骨肉瘤细胞的增殖同样具有重要的调节作用，抑制Notch信号通路可显著降低骨肉瘤的增殖速率。同时，我们也探讨了Notch信号通路在骨肉瘤化疗耐药性方面的作用与机制。结果发现，Notch1信号通路与骨肉瘤对顺铂的敏感性呈显著正相关，靶向激活/抑制Notch1信号通路可上调/下调骨肉瘤对顺铂的敏感性，且这种作用是由于Notch1信号通路活性改变后，影响了骨肉瘤细胞中Caspase家族的表达水平，细胞凋亡水平发生改变而导致的。因此，骨肉瘤的治疗来说，Notch信号通路同样是一个非常有潜力的治疗靶点。