FoxO1在胰岛细胞定向分化和功能重建中的作用及机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81570692
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0706.胰岛生理调控与功能异常
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Many studies have shown that FoxO1 participates in islet development and stem cell differentiation. Recent publications reported that mouse gut endocrine progenitor cells could be differentiated into the glucose-responsive, insulin-producing cells by Foxo1 ablation. Moreover, FoxO1 inhibition could yield functional insulin-producing cells in the human gut organoids derived from human induced pluripotent stem cells. Our preliminary data showed that an active small-molecule inhibitor of FoxO1 promoted human embryonic stem cells to differentiate into islet-like cells. Based on these observations, we hypothesize that FoxO1 inhibits islet cell differentiation from stem cells (in vitro) and islet function reconstruction (in vivo) by regulating relative signaling pathways and/or pancreas-specific transcription factors during the differentiation. In this research project, we intend to induce FoxO1 inhibition or over-expression in the different stages of islet cell differentiation from either human embryonic stem cells or human pancreatic progenitors, to detect the effects of FoxO1 on islet cell differentiation, and to determine the regulatory roles of FoxO1 on the relevant signaling pathways and potential target genes during the differentiation. Furthermore, we will also investigate the efficacy of FoxO1 inhibition as a therapeutic target in treating the mouse models of type 2 diabetes, and determine the roles of FoxO1 inhibition in the trans-differentiation of gut endocrine progenitors and the islet function reconstruction in these animals. Our project is helpful not only for clarifying the roles and mechanism of FoxO1 in islet cell differentiation, but also for promoting the islet cell regeneration in vivo as a therapeutic strategy in treating type 2 diabetes.
业已证实,FoxO1参与胰岛胚胎发育和干细胞定向分化。近期另有研究显示,抑制FoxO1可促进肠道内分泌前体细胞或干细胞来源的肠道样器官向胰岛细胞转化。我们的预实验结果显示,FoxO1小分子抑制剂可促进人胚胎干细胞向胰岛细胞分化。由此我们假设:FoxO1通过调控分化相关信号通路和(或)胰腺特异性转录因子,抑制干细胞向胰岛细胞分化,抑制体内胰岛功能重建。在前期工作基础上,本项目拟在人胚胎干细胞和人胰腺前体细胞向胰岛细胞分化的不同阶段抑制或过表达FoxO1,明确其对胰岛细胞定向分化的影响,并且确定FoxO1对细胞分化相关信号通路和靶基因的调控作用。此外,本项目还将观察抑制FoxO1在2型糖尿病小鼠中的治疗作用,探讨其在肠道内分泌前体细胞转分化和胰岛功能重建中的作用。本项目不仅有助于阐明FoxO1在胰岛细胞定向分化中的调控作用及其机制,而且为研发促进体内胰岛再生的治疗策略提供实验依据和理论基础。

结项摘要

已有报道显示,FoxO1参与胰岛胚胎发育和干细胞定向分化,抑制FoxO1可促进肠道内分泌前体细胞或干细胞来源的肠道样器官向胰岛细胞转化。本课题进一步明确了FoxO1对人胚胎干细胞细胞和人胰腺前体细胞向胰岛细胞定向分化的影响,阐明了其具体作用机制,并探讨了抑制FoxO1 对2 型糖尿病小鼠的治疗作用及其相关机制。结果显示:在人类胚胎干(hES)细胞和单克隆人胰腺前体细胞系向胰岛素产生细胞分化过程中,在分化的各阶段中均可检测到FoxO1在胞浆和胞核的表达。FoxO1敲减可上调胰腺前体细胞和成熟胰岛细胞标志物,并促进胰岛素分泌,而过表达FoxO1则发挥相反的效应,提示抑制FoxO1可促进hES细胞向胰岛细胞分化和成熟。添加FoxO1抑制剂AS1842856可促进FoxO1磷酸化,上调胞浆FoxO1的表达,胞核FoxO1未见明显变化,提示小分子抑制剂可能通过调控FoxO1的定位和转录活性参与胰岛细胞的分化。我们在hES细胞分化不同阶段开展FoxO1的染色质免疫共沉淀(ChIP)实验,并进行高通量测序筛选及验证,发现FoxO1能够直接调控细胞周期相关蛋白cyclin D2。在hES细胞向β细胞定向分化过程中添加cyclin D2抑制剂能够抑制β细胞分化,提示cyclin D2可能参与FoxO1介导的hES细胞向胰岛细胞的定向分化。与此同时,我们将hES细胞分化来的胰腺前体细胞移植到NOD/SCID小鼠肾包囊下,发现抑制FoxO1同样能够促进β细胞在体内的分化成熟。此外,我们成功构建了β细胞特异性敲除FoxO1小鼠(Ins2-FoxO1-/-)和β细胞谱系示踪小鼠,明确在糖尿病发生发展过程中,FoxO1与胰岛β细胞功能变化之间的关系。本研究在国内外首次明确了FoxO1在胰岛细胞定向分化和功能重建中的作用及其潜在的作用机制,为研发促进体内胰岛再生的治疗策略提供实验依据和理论基础。本项目已发表论著26篇,其中SCI论文16篇,中文核心10篇。研究成果在全国性大型学术会议上做大会报告、特邀报告或口头发言10余次。培养研究生9名,其中博士6名,硕士3名,出站博士后1名。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Synergistic effects of metformin with liraglutide against endothelial dysfunction through GLP-1 receptor and PKA signalling pathway.
二甲双胍联合利拉鲁肽通过GLP-1受体和PKA信号通路对抗内皮功能障碍的协同作用
  • DOI:
    10.1038/srep41085
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ke J;Liu Y;Yang J;Lu R;Tian Q;Hou W;Wang G;Wei R;Hong T
  • 通讯作者:
    Hong T
Anti-proliferative effect of rosiglitazone in the human T-lymphocyte leukaemia cell line Jurkat cells
罗格列酮对人T淋巴细胞白血病细胞系Jurkat细胞的抗增殖作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Cell Biol Int
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Rui;Yu Fei;Yang Jin;Gao Hongwei;Wang Haining;Hong Tianpei
  • 通讯作者:
    Hong Tianpei
胰腺细胞的可塑性:胰岛β细胞再生的新思路
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏蕊;洪天配
  • 通讯作者:
    洪天配
Antagonistic glucagon receptor antibody promotes α-cell proliferation and increases β-cell mass in diabetic mice
拮抗胰高血糖素受体抗体促进糖尿病小鼠的 α 细胞增殖并增加 β 细胞质量
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    iScience
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Wei Rui;Gu Liangbiao;Yang Jin;Yang Kun;Liu Junling;Le Yunyi;Lang Shan;Wang Haining;Thai Dung;Yan Hai;Hong Tianpei
  • 通讯作者:
    Hong Tianpei
No pancreatic safety concern following glucagon-like peptide-1 receptor agonist therapies: A pooled analysis of four cardiovascular outcome trials
胰高血糖素样肽 1 受体激动剂治疗后不存在胰腺安全问题:四项心血管结果试验的汇总分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Diabetes Metab Res Rev
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Y;Tian Q;Yang J;Wang H;Hong T
  • 通讯作者:
    Hong T

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    洪天配

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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