项目名称：体内间充质干细胞自我更新、分化及其调控相关组织干细胞的机制研究首席科学家：李保界上海交通大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：上海市科委一、关键科学问题及研究内容拟解决的关键科学问题基于MSC广谱的疾病治疗应用前景，针对目前对MSC的微环境、自我更新、分化机理等缺乏系统研究的现状,本课题拟解决以下关键科学问题:1.通过建立脂肪细胞、成骨细胞、骨髓HSC缺乏及血管再生受阻的动物模型，探讨这几种细胞是否作为骨髓MSC的微环境调节MSC的干性维持、自我更新与分化，寻找这些细胞旁分泌的活性分子在其中的作用，并探讨这些活性分子在抵抗组织衰老、促进组织再生与损伤修复中的作用。2.通过在体研究PTHrP-Bmi1、BMP-MAPK、p16和p53通路等在调控MSC自我更新与分化中的作用机制，阐释MSC自我更新与分化的关键信号分子在抵抗组织衰老，促进组织再生及损伤修复中的作用，并与微环境中的信号分子建立联系。3.通过系统地分析MSC自我更新、分化过程中表观遗传学的改变，寻找受DNA甲基化、组蛋白修饰、non-codingRNA调控的目标基因。结合基因表达图谱，阐释在MSC的维持、自我更新及分化中的新表观遗传学基础。利用基因敲除小鼠，研究若干关键表观遗传调控基因在MSC自我更新与分化中的作用及机制，并研究其与信号通路的关系。4.通过对骨折愈合、HSC造血和神经损伤修复的在体研究，阐释MSC及其分化细胞在这些过程中的作用和机制，以期为MSC的临床应用提供理论依据和指导。探讨两种活性分子通过促进MSC增殖及向成骨细胞分化，加速骨形成和骨折愈合以及促进HSC造血和神经再生与修复的应用前景。主要研究内容1．建立可识别和分离体内骨髓MSC的基因工程小鼠体系拟建立Gt(ROSA)26Sor-YFP；Nestin-Cre小鼠、Gt(ROSA)26Sor-YFP；PrxI-Cre小鼠、Gt(ROSA)26Sor-YFP；Dermo-Cre小鼠，用于观察体内MSC的状况以及通过流式分选这些细胞。2．建立可特异性杀死MSC、成骨细胞或者其他细胞的基因工程小鼠体系利用细胞特异性的CreER(T)和iDTR小鼠，注射白喉毒素特异性杀死Cre表达的细胞。3．MSC的骨髓微环境中的细胞成分和活性分子鉴定特异性地的杀死脂肪细胞/成骨细胞，利用生物活性分子促进HSC从骨髓迁徙到外周血或者抑制血管再生，观察其对MSC增殖和分化的影响；建立并利用细胞共培养体系探讨脂肪细胞、成骨细胞、血管内皮细胞及HSC对MSC的自我更新和分化的影响。利用液体芯片技术分析脂肪细胞、血管内皮细胞、HSC以及成骨细胞所分泌的生长因子及活性分子，并研究它们对体内MSC的调控作用。4．MSC在组织再生与损伤修复中的作用特异性杀死MSC或成骨细胞，比较MSC和成骨细胞作为造血微环境在改善HSC造血中的作用，并探讨BMPRIA和TGF受体特异敲除对HSC造血的影响研究MSC的减少或缺失对SSRIs（抗抑郁症药物）引起的NSC神经元分化的可能作用；研究MSC的减少或缺失对LPS引起神经损伤修复的影响。5．MSC自我更新与定向分化的信号调控机制研究Bmi1在MSC增殖、分化以及衰老中的作用；研究p53和p16在Bmi1引起的MSC衰老及分化中的作用以及与过氧化物的关系；研究BMP-BMPRIA-MAPK在调节MSC增殖和分化中的作用及分子机理。6．MSC自我更新与分化的表观遗传学调控利用基因敲除小鼠，研究表观遗传关键调控基因在MSC自我更新与分化中的作用及机制；确立在MSC自我更新与分化过程中被表观遗传修饰的靶基因谱以及与上述关键调控基因的关系；搜寻MSC自我更新与分化过程中新的lncRNA和microRNA分子，并阐释其调控成骨分化的功能；建立调控MSC自我更新与分化的表观遗传网络，并与其信号调控网络和基因表达图谱建立联系。7．筛选可调节体内MSC更新、定向分化以及促进组织损伤修复的活性分子改造BMP蛋白分子以及筛选BMPs的小分子激动剂，在体研究BMPs激动剂在体内MSC自我更新、分化、骨再生/骨折愈合以及造血和神经损伤修复中的作用；探讨BMP是否通过MSC或成骨细胞促进造血。二、预期目标总体目标：利用多种动物模型，通过研究正常生理状况下、衰老、骨折愈合、造血、神经损伤修复过程中MSC的活动与功能，在理论方面，阐释MSC的维持、自我更新、分化的调控机制，深入地了解MSC的生物学本质；在应用方面，探讨活性...
