表观遗传修饰不同胚源MSCs促进颌骨成骨修复及相关机制研究

颌骨缺损仍以异位供骨移植为主要修复手段。然而，因颌骨发生自外胚间充质，具有独特的同源盒（Hox）基因表观遗传沉默特征，从而影响中胚层来源骨髓基质细胞（MSCs）在颌骨缺损中的成骨修复，是颌骨再生修复研究领域有待解决的关键问题。本课题从表观遗传学角度，采用AAV介导的转基因方法增强MSCs组蛋白去乙酰化酶HDAC8表达或RNA干扰法抑制去甲基化酶JMJD3表达，对躯干四肢骨MSCs的Hox基因进行表观遗传沉默修饰，通过细胞重编程获得与颌骨Hox基因状态一致的MSCs，并探讨修饰后MSCs的成骨能力及相关基因表达模式的变化。在此基础上，将修饰后MSCs移植到颌骨缺损动物模型，示踪分析MSCs在颌骨缺损成骨修复中的分化与转归，研究表观遗传修饰MSCs在促进颌骨成骨修复中的作用及其体内成骨机制。为不同胚源骨移植愈合机理的研究、应用表观遗传修饰MSCs修复颌骨缺损提供新线索和理论依据。

本课题在系统比较和分析两种胚源骨骼骨髓基质细胞（BMSCs）体外生物学特征的基础上，从表观遗传学角度，采用基因转染方法抑制或增强躯干四肢骨BMSCs组蛋白去乙酰化酶HDAC8及RNA干扰技术抑制去甲基化酶JMJD3的表达，对躯干四肢骨BMSCs进行表观遗传修饰，分析四肢骨BMSCs、基因修饰后四肢骨BMSCs及颌骨BMSCs在移植修复颌骨极限性缺损中的成骨修复效果，并探讨相关机制。结果表明：.（1）与四肢骨相比，颌骨BMSCs具有更强的干性，成骨能力，体外抗衰老能力；移植到颌骨缺损后具有更好的成骨修复作用，缺损中的外源移植细胞具有更高的存活率。机制上，颌骨BMSCs的这一位点特征性可能归因于核基质蛋白SATB2的调控，SATB2也是一种转录因子，不仅对BMSCs的成骨分化具有重要的调控作用，而且是一种重要的核染色质状态调节分子，通过表观遗传调控颌骨BMSCs的干性及自噬和抗衰老能力。.（2）去乙酰化表观修饰机制研究发现，胫骨BMSCs成骨分化过程中，HDAC8表达逐渐降低，组蛋白H3K9Ac表达逐渐上升，抑制或干扰HDAC8后BMSCs中组蛋白H3K9Ac表达水平提高，ChIP结果显示成骨分化后Runx2启动子区组蛋白H3K9Ac表达水平升高，co-IP结果显示HDAC8可以与RUNX2直接结合，成骨分化后HDAC8与RUNX2结合降低。这些结果提示： HDAC8一方面使Runx2启动子区组蛋白H3K9Ac低表达，染色质处于紧密状态阻止调控因子的结合，另一方面，HDAC8直接与RUNX2结合抑制Runx2基因表达；当成骨分化时，HDAC8表达降低，Runx2启动子区组蛋白H3K9Ac表达水平上调，染色质处于疏松状态，有利于调控因子与Runx2启动子结合促使成骨分化，同时，HDAC8与RUNX2结合能力下降，促进RUNX2对下游成骨基因的表达调控，促进BMSCs的成骨分化。.（3）去甲基化表观修饰机制研究发现，胫骨BMSCs高表达的HOX基因具有抑制成骨分化作用，组蛋白H3K27me3水平上调可以抑制HOX基因的表达，通过RNA干扰技术沉默Jmjd3的表达使组蛋白H3K27me3表达水平上调抑制HOX基因表达，增强胫骨BMSCs的成骨分化能力。结果显示：干扰Jmjd3基因表达后可以抑制HOX基因表达，增强胫骨BMSCs体外及体内成骨分化能力，此外，干扰Jmjd3