H19/HOTS天然正反义转录本的交互竞争调控滋养细胞功能的机制研究

Trophoblast specific spatial and temporal order of proliferation, differentiation, migration and invasion plays a key role in the successful implantation of embryos, the placenta normal development as well as pregnancy progression. Recent studies and our previous studies have shown that H19 and its natural antisense transcript (NAT) HOTS are involved in the regulation of trophoblast behavior and placental development, and also play an important role in IGF2 expression. The H19 antisense transcript plays a positive regulatory role of IGF2, in contrast to the H19 role. Meanwhile, IGF2 can promote the trophoblast invasion and placental growth. Based on these evidevce, we proposed that there is a reciprocal competition between H19 and HOTS. The competition could be involved in the regulation of trophoblast function and result in pregnancy associated diseases. This project will study the regulation mechanism of H19/HOTS reciprocal competition during trophoblast cells growth and early placenta development. The study will provide insights into the natural antisense transcription regulation theory, H19 gene locus regulation mechanism and provides potentially novel targets for studies of pregnancy associated diseases.

滋养细胞以特定的时空次序增殖、分化、迁移和侵袭是保证胚胎成功着床、胎盘正常发育及妊娠顺利进行的关键。文献和我们前期研究证实，H19和H19天然反义转录本HOTS均参与滋养细胞功能调控和胎盘发育，并均可作用于IGF2；其中H19反义转录本对IGF2具有正向调控作用，与H19作用相反；而IGF2具有促进滋养细胞侵袭和胎盘生长的作用。据此我们推测，H19与其反义转录本HOTS之间存在交互拮抗作用，它们可通过竞争IGF2，参与调控滋养细胞生物学功能；H19/HOTS之间的交互调控失衡将引发滋养细胞功能异常及胎盘发育障碍，导致妊娠相关性疾病发生。本课题将开展正反义转录本H19/HOTS交互竞争，对滋养细胞生物学功能及早期胎盘发育的调控作用和分子机制研究。阐明上述问题，将有助于深入认识天然反义转录本调控理论、H19基因座分子调控机制，以及滋养细胞功能调控的分子机理，为有效防治妊娠相关性疾病探索新途径。

滋养细胞作为胎盘所特有的细胞类型，对成功妊娠以及妊娠的维护至关重要。滋养细胞对子宫内膜的合理侵入，是妊娠得以顺利进行的保障。滋养细胞的功能异常可导致一系列妊娠相关性疾病：如子痫前期（preeclampsia，PE）、不明原因的流产、胎儿生长受限等，而且可引发妊娠滋养细胞疾病(gestational trophoblastic diseases，GTD)：如葡萄胎、侵袭性葡萄胎、绒癌等。因而，对滋养细胞功能调控机制的深入研究，有利于阐明妊娠相关性疾病以及妊娠滋养细胞疾病的发病机制，并对这些疾病的防治具有重要的意义。本研究通过收集并检测早孕绒毛、晚孕胎盘组织及子痫前期胎盘组织中H19、HOTS的甲基化水平，及其表达变化，探讨在不同阶段滋养细胞中H19及其反义转录本HOTS的表达规律。随后，进一步在细胞与小鼠胚胎水平检测H19与HOTS变化对滋养细胞功能及小鼠胚胎发育的影响。在分子水平上揭示H19与HOTS的动态变化对其反义链的表达调控。结果表明，子痫前期胎盘组织中H19和HOTS的甲基化水平均显著高于正常晚孕胎盘组织甲基化水平。子痫前期胎盘组织中H19 mRNA水平显著低于早孕绒毛组织以及晚孕胎盘组织中的表达，早孕绒毛组织中以及子痫前期胎盘组织中HOTS mRNA均显著低于正常晚孕胎盘组织中的表达水平。晚孕胎盘组织中以及子痫前期胎盘组织中IGF2 mRNA均显著低于早孕绒毛组织中的表达水平。过表达H19可显著抑制HTR-8细胞的增殖能力，对该细胞迁移和血管生成能力无显著作用。下调HOTS对HTR-8细胞的增殖能力，对该细胞迁移和血管生成能力无显著作用。上调H19或下调HOTS均可显著抑制小鼠胚胎的囊胚形成率，影响小鼠胚胎的早期发育。上调H19可抑制滋养细胞中HOTS的表达。下调HOTS后可抑制滋养细胞中H19的表达。上述结果，将有助于深入揭示 H19 与其反义转录本 HOTS 之间交互竞争的分子机制，阐明这一竞争机制对滋养细胞功能及早期胎盘发育的生物学效应，为深入理解 NAT 调控理论、H19 基因座分子调控机制及滋养细胞功能调控的分子机理提供重要的实验证据和理论依据。