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CLCN7(R286W)介导TGF-β信号通路在石骨症中的作用与机制

批准号:
82060393
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
欧明林
依托单位:
学科分类:
运动系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
欧明林

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
石骨症是一种破骨细胞异常导致的骨质硬化罕见遗传病,该病与CLCN7等破骨细胞发育相关基因突变有关,但其确切病理机制未明。我们前期发现CLCN7(R286W)是石骨症家系致病基因突变,并利用患者体细胞建立了疾病特异诱导多能干细胞(ADO2-iPSCs)。最近研究发现CLCN7、CTSK以及TGF-β信号通路在骨骼及骨骼外组织细胞发育中具有重要调控作用,我们推测:CLCN7(R286W)介导TGF-β信号通路可能调控石骨症患者骨代谢异常。本研究拟以ADO2-iPSCs为疾病细胞模型,以CRISPR-Cas9修复CLCN7(R286W)建立自身对照iPSCs,诱导其向破骨细胞分化,以体外、体内实验评价CLCN7(R286W)、CTSK以及TGF-β信号通路关键信号分子调控破骨细胞骨吸收功能的作用,以期揭示石骨症骨质硬化机制,为石骨症治疗药物研发及人类常见骨代谢异常疾病研究提供新的依据。
英文摘要
Osteopetrosis is a rare genetic disorder characterized by a generalized skeletal sclerosis. It is caused by mutations in CLCN7 and the genes associated with osteoclast differentiation. However, the exact pathogenesis of osteopetrosis is not clear yet. In our previous study, we have identified CLCN7(R286W) as mutation in an osteopetrosis family, and generated a cell line of disease specific induced pluripotent stem cells (ADO2-iPSCs). Recent studies indicate that the regulation roles of CLCN7, CTSK and TGF-β signal pathway are very important in the development of bone and exoskeleton cells. We hypothesize that the role of CLCN7(R286W) in TGF-β signaling pathway is important in abnormal bone metabolism of osteopetrosis patients. In this study, we plan to use the ADO2-iPSCs as a cell model of the disease, and establish a cell line of self-control iPSCs by the application of CRISPR-Cas9 to edit CLCN7 (R286W). Then the role of CLCN7 (R286W) in the TGF-β signaling pathway in the resorption of osteoclast will be studied in vivo and in vitro. It may reveal the mechanism of osteosclerosis in the patients with osteopetrosis.And new evidences may be provided for the therapeutic drug development of osteopetrosis, and the study of human common diseases associated with abnormal bone metabolism.
本项目围绕石骨症的致病基因突变作用与机制展开研究,取得多项成果。在对石骨症患者家系患者进行基因测序和突变鉴定发现致病突变CLCN7(R286W)以及成功构建ADO2-iPSCs的基础上,开展了ADO2-iPSCs突变修复相关基因编辑工作,细胞传代培养相关实验证实突变修复前后的iPSCs均有典型的干细胞形态、染色体核型和多潜能标记物表达等生物学特征;与此同时,构建了相应的Clcn7(r284w)突变ADO2小鼠模型,该模型表现为骨密度升高和骨代谢异常病征等石骨症典型病征。在细胞和动物水平上,转录组与蛋白质组学等相关实验发现了一系列破骨细胞发育有关信号通路关键信号分子的异常表达,其中包括TGF-β信号通路激活密切相关的整合素基因家族成员。此外,研究还发现了石骨症小鼠骨髓中破骨细胞前体相关细胞亚群的发育与构成与正常小鼠对比存在显著的差异,进一步证实了CLCN7(R286W)可能介导破骨细胞发育相关信号通路调控骨代谢异常的病理学特点。本项目构建的ADO2特异多能干细胞和小鼠模型可以为石骨症研究提供有效的模型工具,体内外相关系列研究成果有望为该病治疗药物研发及骨代谢异常疾病研究提供新的依据。
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