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LncRNA通过DNA甲基化调控Wnt信号通路在II型糖尿病性骨质疏松症脂肪干细胞骨向分化中的作用及机制

批准号:
81870746
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
肖金刚
依托单位:
学科分类:
口腔颅颌面组织器官缺损修复与再生
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
马宇飞、黎庆、余科、陈丽娟、李勇、张茂芮、饶鹏程、黄馗

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项目成果

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中文摘要
自体脂肪干细胞(ASCs)用于治疗糖尿病性骨质疏松症(DOP)伴发的骨折和骨缺损具有良好的应用前景。本课题组前期研究发现,糖基化终末产物(AGEs)处理ASCs模拟糖尿病微环境,ASCs骨向分化能力减弱,DNA甲基化程度增强,Wnt/β-catenin信号通路被抑制;构建Ⅱ-DOP小鼠模型,分离培养的Ⅱ-DOP-ASCs变化与AGEs作用于ASCs一致,提示DNA甲基化调控Wnt信号通路参与DOP微环境下ASCs骨向分化被抑制的过程;完成了LncRNA/mRNA基因芯片和DNA甲基化测序,筛选出了5对DNA甲基化水平改变的差异Wnt信号分子和与之相关联的差异LncRNA。因此,本课题拟对5对差异LncRNA-mRNA进行功能学研究,明确LncRNA通过DNA甲基化调控Wnt信号通路在Ⅱ-DOP-ASCs骨向分化中的作用和调控机理;靶向干预关键基因促进DOP微环境下骨修复再生。
英文摘要
Autologous adipose-derived stem cells (ASCs) have a good prospect applicated in the treatment of fractures and bone defects associated with diabetic osteoporosis (DOP). Our previous study found that the osteogenic differentiation of ASCs was weakened, the degree of DNA methylation was increased, and the Wnt/β-catenin signaling pathway was inhibited under glycation end products (AGEs) treatment which simulated the microenvironment of diabetes. Moreover, we constructed an II-DOP mouse model, and isolated II-DOP-ASCs from adipose tissues of II-DOP mice. The changes in II-DOP-ASCs were consistent with the effects of AGEs on ASCs, suggesting that DNA methylation modulating Wnt signaling pathway might participate in the process of inhibiting bone differentiation of ASCs in DOP microenvironment. We completed the lncRNA/mRNA gene chip and DNA methylation sequencing, and screened 5 pairs of Wnt signaling molecules with differentially expressed DNA methylation levels and their associated differential lncRNAs. Therefore, our study intends to perform functional studies on five pairs of differential lncRNA-mRNAs, to clarify the molecular mechanism of lncRNA regulating differential Wnt signaling pathway through DNA methylation in osteogenic differentiation of DOP-ASCs, and to promote bone regeneration in the DOP microenvironment by the targeted intervention of key genes.
糖尿病性骨质疏松症(DOP)患者除血糖异常升高以外,还具有骨量减少、骨强度降低易发生骨折、骨缺损不易愈合等特征。然而,针对DOP伴骨折或骨缺损的患者,目前应用的治疗手段不甚理想。随着组织工程的快速发展,基于脂肪干细胞(ASCs)的骨组织工程被认为是最有前景的骨缺损修复方法之一,但既往研究表明DOP-ASCs成骨能力下降,限制了其在DOP患者骨折或骨缺损的应用。本课题组前期研究发现:相比于对照组ASCs(CON-ASCs),AGEs模拟糖尿病微环境下ASCs成骨能力下降,DNA甲基化水平增加,Wnt/β-catenin信号通路被抑制,但其具体分子机制尚需进一步研究。本课题通过构建DOP小鼠动物模型,分离培养CON-ASCs和DOP-ASCs,进行LncRNA/mRNA基因芯片和DNA甲基化测序,筛选出CON-ASCs和DOP-ASCs中DNA甲基化水平改变的差异Wnt分子(JKAMP,sFrp2),靶向干预目标基因检测Wnt信号通路和成骨能力表达变化,阐明了JKAMP和sFrp2的DNA甲基化改变可通过Wnt信号通路调控DOP-ASCs成骨能力。基于此,课题组进一步深入研究发现sFrp2相关LncRNA-AK137033可通过影响sFrp2启动子区域DNA甲基化水平,调控Wnt信号通路从而改变DOP-ASCs体内外成骨能力。本课题首次从表观转录水平阐明DOP微环境下LncRNA通过DNA甲基化调控Wnt信号通路改变DOP-ASCs成骨能力的分子机制。通过体内外实验证明了从表观转录水平靶向干预Wnt信号通路从而恢复DOP-ASCs骨向分化潜能的可行性,对以自体DOP-ASCs为基础的骨组织工程治疗DOP患者骨折或骨缺损具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
LncRNA-AK137033 inhibits the osteogenic potential of adipose-derived stem cells in diabetic osteoporosis by regulating Wnt signaling pathway via DNA methylation.
LncRNA-AK137033 通过 DNA 甲基化调节 Wnt 信号通路抑制糖尿病骨质疏松症中脂肪干细胞的成骨潜力
DOI: 10.1111/cpr.13174
发表时间: 2022-01
期刊: Cell proliferation
影响因子: 8.5
作者: [Peng S, Gao Y, Shi S, Zhao D, Cao H, Fu T, Cai X, Xiao J]
通讯作者: Xiao J
Decreased autophagy impairs osteogenic differentiation of adipose-derived stem cells via Notch signaling in diabetic osteoporosis mice
在糖尿病骨质疏松小鼠中,自噬减少通过 Notch 信号传导损害脂肪干细胞的成骨分化
DOI: 10.1016/j.cellsig.2021.110138
发表时间: 2021
期刊: Cellular Signalling
影响因子: 4.8
作者: [Pengcheng Rao, Fangzhi Lou, Daowen Luo, Chenglong Huang, Kui Huang, Zhihao Yao, Jingang Xiao]
通讯作者: Jingang Xiao
Downregulation of DNA methyltransferase-3a ameliorates the osteogenic differentiation ability of adipose-derived stem cells in diabetic osteoporosis via Wnt/β-catenin signaling pathway.
DNA 甲基转移酶-3a 的下调通过 Wnt/β-catenin 信号通路改善糖尿病骨质疏松症中脂肪干细胞的成骨分化能力
DOI: 10.1186/s13287-022-03088-4
发表时间: 2022-08-04
期刊: Stem cell research & therapy
影响因子: 7.5
作者: []
通讯作者:
Biomimetic Design and Fabrication of Sericin-Hydroxyapatite Based Membranes With Osteogenic Activity for Periodontal Tissue Regeneration.
用于牙周组织再生的具有成骨活性的丝胶-羟基磷灰石基膜的仿生设计与制造
DOI: 10.3389/fbioe.2022.899293
发表时间: 2022
期刊: FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY
影响因子: 5.7
作者: [Ming, Piaoye, Rao, Pengcheng, Wu, Tianli, Yang, Jianghua, Lu, Shi, Yang, Binbin, Xiao, Jingang, Tao, Gang]
通讯作者: Tao, Gang
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    m6A甲基化双向调控Rab7/Bcl2l1介导自噬影响糖尿病性骨质疏松症脂肪干细胞骨向分化的机制研究
    • 批准号:
      82370938
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      48万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      肖金刚
    • 依托单位:
    Wnt信号通路调控骨质疏松症脂肪干细胞骨向分化及促进骨再生的分子机制研究
    • 批准号:
      81371125
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      70.0万元
    • 批准年份:
      2013
    • 负责人:
      肖金刚
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金