全基因组水平RUNX2联合miRNAs、CpG岛甲基化调控成骨细胞分化机制研究

本项目以全基因组为视角，沿着RUNX2联合miRNAs、CpG岛甲基化调控人类成骨细胞分化的思路，朝着系统阐述联合调控机制的预期目标展开研究工作。研究中采用人类骨髓间充质干细胞成骨定向诱导培养、磁珠分选后继续诱导培养的方法，获取足够数量纯度高于90%的碱性磷酸酶特异性表面标记阳性的人类成骨细胞。实验分为人类骨髓间充质干细胞、正常诱导和干扰诱导三组，在鉴定细胞表型特征后，三组均应用高通量技术进行多时点检测并验证数据，有效数据用生物信息学技术分析获得结果，以分析结果为依托寻找RUNX2调控人类成骨细胞分化与miRNAs表达差异、CpG岛超（去）甲基化状态之间密切相关的证据，从而在全基因组水平上系统阐述RUNX2联合miRNAs、CpG岛甲基化调控人类成骨细胞分化的机制，明确这一机制具有重要的理论意义及临床应用价值，为更深刻认识和有效治疗骨质疏松这类骨的退行性疾病提供理论依据。

人类骨髓间充质干细胞（human Mesenchymal Stem Cells, hMSCs）具有定向分化为人类成骨细胞和脂肪细胞的能力，如果成人骨骼中的这两种细胞分化比例失衡（成骨细胞减少、脂肪细胞增多），将导致骨量下降，是骨质疏松发生发展的关键因素, RUNX2是调控人类成骨细胞分化的关键转录因子，明确RUNX2调控人类成骨细胞分化的作用机制有重要意义，并为更深层次的研究人类成骨细胞与脂肪细胞的平衡调控奠定基础，进而为骨质疏松的诊断防治提供新的思路及方法。.本项目以hMSCs成骨定向分化过程为研究对象，运用表达芯片、ChIP-chip、miRNA芯片和mRNA测序技术对成骨分化过程进行动态检测，获取了6个高通量数据集，对所获数据以成骨显著性通路为研究对象，构建基因间相互作用关系网络，从而聚焦到在信号通路中处于关键调控位置的基因，这些分析结果形成了庞大的原始数据集，承载了大量的生物信息，为深入开展此项研究奠定了良好前期基础，在此基础上已经衍生出多个延续性研究内容，其中四个项目再次获得国家基金委资助。研究中发现的RUNX2靶基因IPO8已经完成鉴定，正在进一步完成功能研究，分析结果显示NT5E和HEG1基因可能在平衡调控hMSCs成骨和成脂分化中可能发挥重要作用，有多个miRNA及基因聚焦为成骨分化的关键靶点，为进一步深入研究指明了方向，为功能研究奠定了良好基础，为更全面地阐述骨质疏松发病机理指明了方向，在研究中发现的成骨分化的关键靶点，不仅可能为诊断骨质疏松提供新的标记物，而且有可能成为药物治疗骨质疏松的新靶点。