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平滑肌外泌体介导CRISPRi技术调控PDE5和JAK2基因治疗糖尿病ED的实验研究
结题报告
批准号:
81873831
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
刘继红
依托单位:
学科分类:
H0406.性功能障碍
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
阮亚俊、李浩、张岩、栾阳、李瑞、李明超、宋靖宇、陈胤伟、唐哲
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中文摘要
糖尿病患者勃起功能障碍(ED)发病率高,药物疗效欠佳,探索新的治疗方法和机制是目前研究的主要方向,基因治疗是研究热点,其中靶点和载体选择尤为重要。NO-cGMP通路的PDE5是目前治疗ED的首选靶点。申请者先前研究表明JAK2通路在糖尿病ED中起重要作用,该通路激活可导致平滑肌细胞损伤、舒张功能下降而导致ED。外泌体是一类非病毒非细胞物质的生物小囊泡,具有免疫原性低、可向靶细胞定向移动的特性,被认为是一种理想的基因载体。本项目拟通过构建搭载CRISPRi系统的平滑肌外泌体,将其注射入阴茎海绵体内,靶向局灶敲减经典PDE5基因或/和申请者所研究的JAK2基因,增加平滑肌cGMP含量,促进平滑肌损伤修复,提高ED治疗效率;同时在细胞和分子水平探讨外泌体介导CRISPRi调控PDE5、JAK2基因增强糖尿病ED大鼠勃起功能可能的作用机制,这将为外泌体运载的基因治疗糖尿病ED提供科学依据。
英文摘要
Erecrtile dysfunction is prevalent in diabetic patients, who have a poor response to PDE5 inhibitors. To explore novel modalities and mechanisms is the future for ED treatment. Current researches mainly focus on gene therapy, especially on therapeutic targets and proper vehicles. PDE5 in NO-cGMP pathway is the prior target for ED treatment. Our previous study has proven that JAK2 pathway plays a vital role in diabetic erectile dysfunction. The activation of JAK2 pathway could lead ED via injuring cavernous smooth muscle and dampening the relaxation of smooth muscle. Exosomes are non-viral non-cell biovesicles, possessing low immunogenicity and the ability to migrate to targeted cells, which is an ideal carrier for gene therapy. Current study is to construct cavernous smooth muscle cell-derived exosomes equipped with CRISPRi system and to focally knock down targeted classical PDE5 or / and JAK2 genes studied by applicants. Aims to increase cGMP concentration and promote the regeneration of smooth muscle cells in the penis. We will explore the possible mechanisms related to this modality. The aforementioned study will provide evidence for the potential exosome based gene therapy for diabetic erectile dysfunction.
糖尿病性勃起功能障碍(ED)是常见的男性性功能障碍之一,PDE5是当前一线治疗药物的作用靶点,但治疗效果不佳。JAK2已被证明在糖尿病ED中被激活,参与细胞凋亡和组织纤维化等病理过程,加重或导致ED。CRISPR干扰技术(CRISPRi)作为当今最新的内源性基因编辑技术,可在不改变受体基因组序列的情况下,抑制目的基因的表达,已得到迅速推广。. 本课题组首先构建CD9-HuR(一种RNA结合蛋白)过表达修饰的293T细胞,并在dCas9蛋白序列的下游添加AU富集序列(AREs;可被HuR识别并结合),以增加外泌体对CRISPRi体系的转运能力;后利用293T细胞分泌的外泌体介导CRISPRi技术,在体内外下调PDE5和JAK2基因的表达,评价其对大鼠勃起功能的影响。我们的研究显示:(1)利用CRISPRi技术可以成功下调阴茎海绵体平滑肌原代细胞(CCSMCs)中PDE5和JAK2基因的表达水平;(2)CD9-HuR过表达修饰的293T细胞分泌的外泌体,可成功搭载CRISPRi体系(dCas9-AREs和sgRNA),下调CCSMCs中PDE5和JAK2基因的表达水平;(3)高糖环境下CCSMCs的细胞活力下降,凋亡及RhoA/ROCK通路的水平增加。外泌体介导CRISPRi技术可通过下调PDE5和JAK2基因表达来提高CCSMCs的细胞活力,下调凋亡及RhoA/ROCK通路的水平;(4)成功构建糖尿病ED大鼠模型;(5)阴茎海绵体局部注射搭载CRISPRi体系的外泌体,可在一定程度上改善糖尿病大鼠的勃起功能;(6)糖尿病ED大鼠阴茎海绵体中凋亡、纤维化及RhoA/ROCK通路水平增加,NO-cGMP通路水平下降。外泌体介导CRISPRi技术可通过下调PDE5和JAK2基因表达来改善海绵体中凋亡、纤维化及RhoA/ROCK通路水平,并上调NO-cGMP通路的表达。. 本项目利用外泌体介导CRISPRi技术调控PDE5和JAK2基因探索了双基因联合调节在糖尿病ED中的作用机制。我们的研究发现,PDE5及JAK2基因表达的增加参与糖尿病ED的发病过程,同时伴随阴茎海绵体中凋亡、纤维化及RhoA/ROCK通路水平增加,NO-cGMP通路水平下降。而下调PDE5和JAK2基因表达可以在一定程度上逆转上述变化并提高勃起功能。该发现为安全高效治疗糖尿病ED提供新的方法。
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
Paeonol ameliorates diabetic erectile dysfunction by inhibiting HMGB1/RAGE/NF‐kB pathway
丹皮酚通过抑制 HMGB1/RAGE/NF-kB 通路改善糖尿病勃起功能障碍
DOI:10.1111/andr.13203
发表时间:2022-06
期刊:Andrology
影响因子:4.5
作者:Taotao Sun;Wenchao Xu;Jiaxin Wang;Jingyu Song;Tao Wang;Shaogang Wang;Kang Liu;Jihong Liu
通讯作者:Jihong Liu
Reversal of idiopathic hypogonadotropic hypogonadism in a Chinese male cohort
逆转中国男性特发性低促性腺激素性性腺功能减退症
DOI:10.1111/and.14583
发表时间:2022-09
期刊:Andrologia
影响因子:2.4
作者:Taotao Sun;Wenchao Xu;Yinwei Chen;Yonghua Niu;Tao Wang;Shaogang Wang;Hao Xu;Jihong Liu
通讯作者:Jihong Liu
Non-Coding RNAs: New Dawn for Diabetes Mellitus Induced Erectile Dysfunction.
非编码 RNA:糖尿病引起的勃起功能障碍的新曙光
DOI:10.3389/fmolb.2022.888624
发表时间:2022
期刊:Frontiers in molecular biosciences
影响因子:5
作者:
通讯作者:
Protective effect of Berberine on reproductive function and spermatogenesis in diabetic rats via inhibition of ROS/JAK2/NFκB pathway
小檗碱通过抑制 ROS/JAK2/NFκB 通路对糖尿病大鼠生殖功能和精子发生的保护作用
DOI:10.1111/andr.12764
发表时间:2020-02-16
期刊:ANDROLOGY
影响因子:4.5
作者:Song, Jingyu;Gao, Xintao;Jiang, Hongyang
通讯作者:Jiang, Hongyang
Ferroptosis is involved in corpus cavernosum smooth muscle cells impairment in diabetes mellitus-induced erectile dysfunction.
铁死亡与糖尿病引起的勃起功能障碍的海绵体平滑肌细胞损伤有关
DOI:10.1111/andr.13291
发表时间:2023-02
期刊:Andrology
影响因子:4.5
作者:Xu W;Sun T;Wang J;Wang T;Wang S;Liu J;Liu K;Li H
通讯作者:Li H
SpCas9-NG-ES移码突变MBD2在糖尿病ED发病和治疗中的作用及其机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
良性前列腺增生铥激光微创手术机器人基础理论和关键技术研究
  • 批准号:
    92048204
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    240万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
SEMA4D基因突变在孤立性促性腺激素释放激素缺乏症发病中的作用及机制研究
  • 批准号:
    81671443
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
利用条件性基因敲除小鼠模型研究JAK2激酶在糖尿病ED中的作用及机制
  • 批准号:
    81471451
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    74.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
利用转基因大鼠模型研究人组织激肽释放酶1对阴茎勃起功能的影响及作用机制
  • 批准号:
    81270690
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
PDE5和iNOS基因修饰的自体脂肪干细胞移植治疗勃起功能障碍
  • 批准号:
    81070484
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
RNA激活技术治疗勃起功能障碍的实验研究
  • 批准号:
    30872574
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
siRNA抑制阴茎海绵体平滑肌细胞PDE5基因表达治疗ED的研究
  • 批准号:
    30471736
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
中药泽泻抑制尿草酸钙结石形成机理及其活性成分的研究
  • 批准号:
    39970891
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
中草酸钙尿石患者尿凝血酶原F1分子异常及其机制研究
  • 批准号:
    39970740
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    11.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    刘继红
  • 依托单位:
国内基金
海外基金