课题基金 / 基金详情

力学刺激下骨细胞的分泌因子和RNA通过外泌体影响成骨分化

批准号:
32071309
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
郭勇
依托单位:
学科分类:
生物力学与生物流变学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭勇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在力学载荷刺激下,骨细胞分泌信号分子和蛋白因子,这些分泌因子、非编码RNA和mRNA,可通过外泌体运输到受体细胞来调控成骨分化。因此,探讨力学载荷作用下骨细胞通过“分泌因子和RNA-外泌体”途径调节成骨分化,有重要科学意义。在前期工作基础上,本研究分别向体外培养骨细胞和成骨细胞施加力学载荷,分别通过二代测序和非标记蛋白组学技术,筛选仅在骨细胞或其外泌体中差异表达的RNA和分泌蛋白因子,采用组学、生物信息学和分子生物学技术,探讨力学刺激下骨细胞通过“分泌因子-外泌体”途径影响成骨细胞分化的过程,并采用小鼠跑步锻炼模型和在体尺骨加载模型验证这些因子和途径。本课题将发现在力学刺激下骨细胞的哪些分泌因子(含蛋白因子,非编码RNA和mRNA)通过外泌体影响成骨分化,阐明这些因子和途径影响成骨分化的过程,给骨生物力学和力学生物学的研究,带来新内容,为防治骨相关疾病,提供新思路。
英文摘要
Stimulated by mechanical loading, osteocytes secreted signal molecules and protein factors, these secretory factors, non-conding RNA and mRNA, probably regulated osteoblastic differentiation through exosomes transporting to recipient cells. Therefore, it is of great scientific significance to explore mechanically stimulated osteocytes regulating osteoblastic differentiation via “secretory factors and RNA-exosomes”pathway. On the basis of previous work, this study will be carried out. After mechanical loading is applied to osteocytes and osteoblasts cultured in vitro respectively, the RNAs and protein factors which are differentially expressed only in osteocytes or in their exosomes are screened out with next generation RNA sequencing and label-free quantitative proteomic techniques. Using omics,bioinformatics,and molecular biological techniques, the proces of mechanically strained osteocytes influencing osteoblastic differentiation of osteoblasts through “secretory factors and RNA-exosomes”pathways are investigated. Then a mice running exercise model and mechanically strained mice ulna in vivo are used to verify the involvement of these factors and pathways in regulating osteogenesis. This study will find which of these secretory factors (including protein factors, non-conding RNA and mRNA) of mechanically stimulated osteocytes, influence osteoblastic differentiation via pathways of exsomes, elucidate the process of these facctors and pathways affecting osteoblastic differentiation, bring new vision for the study of bone biomechanics and mechanobiology, and provide new ideas for prevention and treatment of bone related diseases.
力学载荷刺激下,骨细胞可分泌信号分子和生物活性因子,通过以外泌体为主要媒介的旁分泌途径,影响成骨细胞的活动,从而影响细胞成骨分化和骨形成。外泌体中包含的微小RNA、长链非编码RNA(LncRNA)、mRNA和活性因子(信号分子),尤其是微小RNA, 决定了外泌体对临近靶细胞的影响。因此,本研究采用RNA测序和蛋白组学技术,通过体外骨细胞力学生物学响应和小鼠跑台运动模型,筛选骨细胞外泌体中参与成骨分化的RNA和蛋白因子,探讨力学刺激下骨细胞通过“分泌因子-外泌体”途径影响成骨细胞分化的过程。. 本研究发现力学刺激可引起骨细胞有明显的生物学响应,并促进成骨细胞分化,筛选出力学载荷刺激下骨细胞中差异表达RNA和差异表达蛋白,以及骨细胞外泌体中差异表达RNA,发现大部分仅在骨细胞(不在成骨细胞)中差异表达的微小RNA可影响骨代谢或成骨分化,进一步筛选和验证出miR-3110-5p 和 miR-3058-3p等影响成骨分化的微小RNA;发现力学刺激下的骨细胞外泌体可促进成骨细胞分化,力学刺激可在骨细胞外泌体富集微小RNA,这些微小RNA可影响成骨分化,其中miR-3110-5p 和 miR-3058-3p等微小RNA,也在外泌体中富集。跑步运动下的小鼠股骨组织外泌体,也可促进成骨细胞分化,筛选出跑步运动小鼠骨组织及其外泌体中差异表达的微小RNA,生物信息分析发现这些miRNA中,有很多可影响骨代谢或成骨分化,例如骨组织中的miR-361,以及外泌体中的miR-2137和miR-29b-3p等。以上研究表明:力学刺激下骨细胞将miR-3110-5p、miR-3058-3p和miR-29b-3p等微小RNA通过外泌体输送到成骨细胞,从而影响成骨分化和骨形成。本研究筛选出骨细胞及其外泌体中差异表达的可能影响成骨分化的分泌因子,主要验证了其中的微小RNA通过外泌体影响成骨分化的过程,丰富了骨力学生物学的研究内容,并给骨质疏松等骨科疾病的诊疗,以及骨组织工程和再生医学,提供新思路。
力学刺激富集的骨细胞外泌体微小RNA调节外泌体成骨诱导活性
  • 批准号:
    12462030
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    31.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    郭勇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金