转基因小鼠脊髓损伤修复中miR-31对内源神经干细胞的调控作用

After spinal cord injury, the microenvironment does not support the differentiation of endogenous neural stem cells into neurons, which is the bottleneck of the applications of neural stem cells to repair. The intervention to key microRNA can effectively improve the microenvironment of the spinal cord injury on the level of gene regulation. This changed microenviroment promotes the differentiation efficiency of neural stem cells into neurons to repair injured spinal cord. In preliminary studies, we found miR-31 high express in the spinal cord stem cell, which might activate and raise the endogenous neural stem cells after spinal cord injury. Transgenic animals can be better for the research of miR-31 in vivo. To study the effect of miR-31 to activate the endogenous neural stem cells and impact the formation of glial scar, we want to build the miR-31 transgenic mouse model firstly. After that, we manufacture the spinal cord injury model on it. Then, we will learn the regulatory pathway of miR-31 by bioinformatics analysis and functional verification. This can clarify the miR-31 regulatory mechanism to promote functional recovery of spinal cord injury. Our study will provide a new method for the clinical treatment of spinal cord injury.

脊髓损伤后脊髓微环境不支持内源性神经干细胞向神经元分化是利用神经干细胞修复治疗脊髓损伤的主要应用瓶颈。对关键microRNA进行干预，可以在基因调控水平有效地改善损伤脊髓部位的微环境，使其有利于神经干细胞向神经元的分化，从而促进内源性神经干细胞修复受损伤的脊髓。课题组在前期研究中发现，miR-31在脊髓源神经干细胞特定高表达，可能参与了脊髓损伤后内源性神经干细胞的激活、募集。转基因动物可以更好的对miR-31的在体作用进行研究，本课题拟预先构建miR-31转基因小鼠，之后再将其制作成脊髓损伤模型，在体研究miR-31在脊髓损伤修复中对内源性神经干细胞的增殖和募集作用，以及对胶质瘢痕形成的影响，并通过生物信息学和功能验证实验，研究miR-31在此过程中发挥作用的调控通路，以此阐明miR-31促进脊髓损伤功能修复的调控机制，为临床治疗脊髓损伤提供新的方法。

脊髓损伤后脊髓微环境不支持内源性神经干细胞向神经元分化是利用神经干细胞修复治疗脊髓损伤的主要应用瓶颈。对关键microRNA进行干预，可以在基因调控水平有效地改善损伤脊髓部位的微环境，使其有利于神经干细胞向神经元的分化，从而促进内源性神经干细胞修复受损伤的脊髓。课题组在前期研究中发现，miR-31在脊髓源神经干细胞特定高表达，可能参与了脊髓损伤后内源性神经干细胞的激活、募集。在本课题的研究过程中，我们构建了miR-31转基因小鼠，对其各主要器官miR-31表达水平的检测显示miR-31的表达均升高且稳定表达；采用经典育种与PCR相结合的方法对转基因小鼠纯合子进行筛选，获得了建立稳定的转基因小鼠品系；通过微生物学检测，所得转基因小鼠为清洁级。之后，我们利用miR-31转基因小鼠构建了小鼠脊髓损伤模型，研究了miR-31在脊髓损伤修复中对内源性神经干细胞的作用，证明miR-31在脊髓损伤后可能发挥着促进内源性神经干细胞再生，改善脊髓损伤模型脊髓内微环境，促进脊髓损伤的恢复的作用。通过对神经干细胞进行干扰或过表达miR-31，我们发现miR-31表达水平改变后神经干细胞内转录组和miRNA的差异表达情况，差异表达基因和差异miRNA的预测靶基因其分子功能主要与通道调节活性、受体调节剂、趋化活性相关；参与的生物过程主要为运动、生物粘附、激素分泌、细胞聚集等；主要参与粘着，MAPK信号通路、细胞因子及其受体的相互作用和神经活性的配体-受体相互作用等通路，这些途径更多地与神经元相关，而与干细胞关系较弱。提示miR-31的表达在神经干细胞的增殖与分化过程中有重要作用。通过移植外源性神经干细胞至脊髓损伤处，我们进一步深入了解了神经干细胞和miR-31在脊髓损伤治疗中的作用。这些结果均为利用神经干细胞和miR-31改善脊髓损伤后的微环境，最终达到治疗脊髓损伤提供了前期的临床基础，为临床有效治疗脊髓损伤提供新的策略。