脂肪基质细胞脂向分化microRNA调控机制研究

Adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSCs) have become one of the most promising source of seed cells in the field of regenerative medicine. The induction of ADSCs adipogenetic differentiation is a essential step for ADSCs used in adipose tissue engineering. In the previous studies, we found 22 kinds of miRNAs differentially expressed in rat ADSCs before and after the adipogenetic differentiation process. The further study showed miRNA-31 had an obvious negative effect on ADSCs adipogenetic differentiation. The above results showed that miRNA play an important role in regulating ADSCs adipogenic differentiation. Therefore, the functions of the above 22 differentially expressed miRNA will be explored in this program to make sure the role of miRNAs to regulate ADSCs adipogenetic differentiation. Then, the detailed miRNAs regulatory mechanism, their target genes and the relationship of the miRNAs and target genes will be explored. At last, the miRNA regulatory map in the adipogenetic differentiation of ADSCs will be drawn. The results of this program will provide some experimental proofs for understanding the molecular mechanism of ADSCs adipogenetic differentiation and established a new research direction for improve the induction technology of ADSCs adipogenetic differentiation. The results of this program will provide some references to understand the the pathogenesis and explore the new therapy method of metabolic diseases, such as diabetes and obesity.

脂肪基质细胞已经成为再生医学领域最具应用前景的种子细胞来源，其脂向分化诱导是将其用于脂肪组织工程的必要步骤。本课题组在前期研究中发现22种miRNA在大鼠脂肪基质细胞体外脂向分化过程前后有显著表达差异，并进一步证实miRNA-31对该分化过程有明显的负性调控作用。上述研究表明miRNA在脂肪基质细胞脂向分化过程中发挥重要的调控作用。因此，本课题拟对上述22种差异表达miRNA进行功能学研究，明确其在脂肪基质细胞脂向分化调控机制中的作用；探索相关miRNAs的具体调控机制和靶基因，并对其相互关系开展研究，最终绘制脂肪基质细胞脂向分化过程中miRNA调控作用图谱。本课题将为深入了解脂向分化过程中的分子调控机制提供实验依据，为改善脂肪基质细胞脂向分化诱导技术建立新的研究方向；并对了解糖尿病、肥胖症等代谢性疾病的发病机制及探索其新型治疗方法有明显的参考价值。

脂肪基质细胞(Adipose-derived mesenchymal stem cells, ADSCs)是再生医学领域最具应用前景的种子细胞来源。本课题组对miRNA在ADSCs脂向分化过程中的表达、调控作用及其机制进行了系统性研究，获得了系列原创性研究成果：①发现多种miRNA在ADSCs脂向分化过程各阶段有不同的表达，并发挥各不相同的调控作用，其中对ADSCs脂向分化有显著调控作用的miRNA有miR-363、miR-143、miR540和miR-31；②在国内外首次发现并报道miR-363对ADSCs脂向分化的抑制作用，其直接靶基因为E2F3，其作用机制为阻碍ADSCs克隆扩增并进而抑制ADSCs脂向分化；③在国内外首次发现并报道miR-143对ADSCs脂向分化的双向调控作用。该研究结果显示：在脂向分化的克隆扩增阶段miR-143抑制脂向分化，而在脂向分化的终末分化阶段miR-143则促进脂向分化。进一步研究证明，miR-143的直接靶基因为MAP2K5。其调控机制为miR-143在脂向分化初始阶段的表达量减少，使MAP2K5的表达量增加，从而有助于克隆扩增的顺利进行，而miR-143在诱导2d后表达量增加，可抑制MAP2K5的表达，从而减少MAP2K5对PPARγ的磷酸化，有助于终末分化的顺利完成。④国内外首次报道miR-540对ADSCs脂向分化的调控作用。并发现miR-540的直接靶基因为PPAR-γ，miR-540通过对PPAR-γ的直接抑制从而实现其对脂向分化的负向调控作用。⑤国内外首次发现miR-31在ADSCs脂向分化过程中发挥负性调控作用，其靶基因为PPAR-γ2，其调控机制为miR-31通过对PPARγ2、C/EBPα信号通路的调控从而实现其对脂向分化的调控作用。上述研究成果为互有关联的有机整体，证明了miRNA在ADSCs脂向分化过程中的调控作用，并明确了其信号传递通路。本课题为深入了解脂向分化过程中的分子调控机制提供了实验依据，为改善脂肪基质细胞脂向分化诱导技术建立了新的研究方向；并对了解糖尿病、肥胖症等代谢性疾病的发病机制及探索其新型治疗方法也有明显的参考价值。