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机制研究x

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 :

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。

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。

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-coding RNA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。

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

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-YF；PNestin-Cre 小鼠、 Gt(ROSA)26Sor-YF；PPrxI-Cre

小鼠、Gt(ROSA)26Sor-YFPDermo-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。

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。

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。

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。

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。

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IncRNA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。

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 蛋白或小分子化合物通过调节 MSC的增殖与分化，在促进骨再生、HSC造血和 神经再生修复中的应用，为 MSC广泛的临床应用提供坚实的实验依据。最终促 使我国在MSC相关领域形成自己的特色，达到国际领先水平。同时，以本项目 为纽带，促进多学科、多院校的合作和交流，培养一批优秀的干细胞研究人才。

　五年预期目标：

1 ?禾U用本团队已建立的小鼠模型，通过降低骨髓 HSC成骨细胞或者脂肪细胞 的数量以及抑制血管再生，研究 MSC 骨髓微环境中起作用的细胞组成，并 禾用体外共培养的方法，研究这些细胞分泌的因子对 MSC 增殖与分化的调 控作用以及机制。以骨骼代谢的重要调节分子 BMPs 入手，阐释 BMPs 在 MSC 的维持、自我更新以及衰老中的作用。

2．禾用 Bmi1、p53、p16、p38、Tak1 等基因敲除小鼠模型，研究 MSC 体内自 我更新与分化的信号通路调控。揭示 MSC 自我更新信号的主要调节机制， 以及协调 MSC 分化为成骨或者脂肪细胞的信号调节机制。在此基础上，寻 找延迟 MSC 衰老、抑制 MSC 脂肪分化、促进其成骨分化的关键信号分子， 为延缓骨骼衰老、促进骨再生及损伤修复提供理论基础。

3 ?通过研究分离出的 MSC培养的MSG以及分化出的成骨细胞、脂肪细胞

MSC等的表观遗传学差异，和相应细胞的基因表达图谱进行比较，阐释调控

MSC

的维持、增殖及分化为不同细胞的表观遗传学机制，寻找在此过程中起重要 作用的新调节基因。从而通过控制基因表达延缓 MSC 衰老，促进其增殖及 向成骨分化。

4?探讨内源性 MSC及其分化的细胞对 HSG神经损伤修复的作用。研究在此 过程中正常或者BMP/TGB信号受阻的MSC和成骨细胞等对HSC微环境的贡 献以及对神经损伤修复的作用。改造 BMP 蛋白分子以及筛选 BMPs 的小分子 激动剂，研究它们对体内 MSC 的维持、自我更新和分化、以及 HSC 造 血、骨及神经再生与修复中的作用。

5．取得具有国际影响的原创性成果 ,预期在国内外专业期刊上发表一批高水平论 文。其中在国际一流学术刊物（IF>10）上发表论文10篇以上，在有影响力 的杂志（IF>5）上发表论文50篇以上。另外，申请专利5项以上。

6．预计培养博士后 25-35 人，博士研究生 50-80 人及一批学术水平高、创新能 力强的中青年学术骨干 ,为 MSC 研究打造一支具有国际影响力的高水平研究

队伍

三、研究方案 学术思路：

间充质干细胞作为研究最活跃的成体干细胞， 在骨骼的发育与再生中起重要 的作用，同时还具有其它干细胞不具有的广阔的应用前景。目前，对 MSC 的稳

态维持、自我更新与分化的调控机制知之甚少，因此无法精细地控制 MSC 的活

动与功能，以达到预期的治疗效果，严重阻碍了 MSC 的临床应用。此外，人们 尚不清楚骨骼以外的修复功能是否也是内源性 MSC 固有的。在综合本团队及国 内外的最新研究进展的基础上，我们将以 MSC 的微环境、体内自我更新与分化 的遗传和表观遗传学机制、MSC支持其它组织（造血和神经）再生与修复的机制 为研究主线，以多种基因敲除小鼠为工具，对正常及病理状态下调控 MSC命运

的关键环节特别是关键分子靶点及信号网络进行系统的研究。

通过以上几个方面的系统研究，我们将对 MSC的体内自我更新与分化有一 个全面的了解，从而指导 MSC的临床应用。探讨活性蛋白PTH改变骨髓微环境 中的MSC成骨分化促进造血的机制和应用，通过对重组 BMP以及BMP小分子 激动剂的筛选，寻找可通过调节 MSC自我更新与定向分化，对抗骨质疏松、促 进骨折愈合以及其它组织修复的小分子药物， 提升中国药物研发的能力， 创造具 有自主知识产权的、 具有国际竞争力的新技术、 新产品， 服务于我国经济发展与 人民健康。

创新点与特色

首次利用多种基因工程小鼠 （团队拥有几十种基因工程小鼠的资源）对 MSC

的微环境中各类细胞进行系统的分析； 并通过液体芯片技术对这些细胞所分

泌的活性生物分子进行系统而全面的分析以及功能验证， 对骨髓 MSC 的微

环境提供一个全面的认识。本项目研究的是科学前沿问题、具体目标明确， 有很强的创新性。

利用Prx1-CreERf和Dermo-Cre转基因小鼠和iDTR小鼠，在注射小鼠白喉 毒素的情况下，特异的杀死体内的 MSC,研究内源的MSC在骨折愈合、造 血以及神经损伤修复中的作用。

　该研究对 MSC 的临床应用具有重要的意义。

　这有别于以往的 MSC 的局部注射或者静脉注射，所用的 MSC 未经过体外 扩增，因此可以探讨 MSC 真正的体内功能。

率先利用 MSC 特异性 Bmi1 或 Sirt1 高表达，研究它们是否能够通过促进 MSC 自我更新和向成骨细胞分化，抑制其向脂肪细胞分化而发挥抗骨质疏

松作用；率先揭示PTHrP经Bmi1介导抑制p53和p16通路活性，抑制氧 化应激反应，刺激 BM-MSC 自我更新，促进其向成骨细胞分化，抑制其向 脂肪细胞分化而发挥抗衰老和抗骨质疏松的作用机制。

率先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其 机制分析；确立在 MSC 分化过程中被表观遗传修饰的靶基因谱及搜寻新的 lncRNA 和 microRN A 分子并阐释其调控成骨分化的功能。

本项目对贯穿于四个课题的骨形态蛋白进行了较为全面的研究， 筛选可以替 代 BMPs 的小分子激动剂， 并取得了很大的进展， 将为骨质疏松以及骨损伤 修复的治疗提供一种新的途径。

参加人员已在相关领域取得国际认可或领先的前期研究结果。

　本研究课题所 涉及的各个方面内容大多是前期工作基础上的延伸或拓展。

　因此，本项目具

有很高的研究起点和可行性， 预期结果必将在国际 MSC 研究领域中占领新

高地，促进我国干细胞研究整体水平和地位的进一步提升。

课题设置

课题一：成体MSC的骨髓微环境

研究目标 :

明确脂肪细胞、成骨细胞、HS（及血管内皮细胞是否作为骨髓MSC的微环境调 节MSC勺干性维持、自我更新与分化。

鉴定骨髓MSC微环境的旁分泌活性分子在调节 MSC勺干性维持、自我更新与 分化中的作用。

明确BMPs是否作为MSC微环境中的重要活性因子。

研究内容:

利用脂肪特异的 Adipoq-CreER（T（） Cre 和 tamoxifen-responsive estrogen

receptor）； iDTR小鼠（2个月和12个月），注射白喉毒素特异性杀死脂肪细 胞，观察脂肪细胞缺乏对 Nestin+细胞、PDGFR+及CAR细胞数目及其增殖和 分化的影响。

利用Osx-CreER（T） iDTR小鼠（2个月和12个月），特异性杀死成骨细胞，观 察成骨细胞缺乏对Nestin+细胞、PDGFR+及CAR细胞数目及其增殖和分化的 影响。

利用生物活性分子促进 HSC从骨髓迁徙到外周血，观察 HSC缺乏对Nestin+ 细胞、PDGFR+及CAR细胞数目及其增殖和分化的影响。

利用 bevacizumab 和 carboxyamidotriazole 抑制血管再生， 观察血管再生损伤 对Nestin+细胞、PDGFR+及CAR细胞数目及其增殖和分化的影响。

HSC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（ Bio-Plex 系统）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。

研究微环境中活性分子在年轻和衰老小鼠的 MSC 更新与分化中的作用 经费比例： 30%

承担单位： 上海交通大学

课题负责人： 李保界

学术骨干： 李旌、贾德永、乐黄莺

课题二：MSC自我更新与分化的信号调控机制

研究目标 :

明确Bmi-1在调节BM-MSC自我更新和分化中的作用及机制。

明确p53和p16通路在PTHrP和Bmi-1调节BM-MSC自我更新和分化中的作 用及机制。

明确Bmi1是否通过抑制氧化应激反应，刺激 BM-MSC自我更新，促进其向 成骨细胞分化，抑制其向脂肪细胞分化而发挥在抗衰老和骨质疏松中的作

用。

明确BMP-MAPK信号通路在MSC自我更新、衰老、成骨细胞的定向分化中 的作用机制。

研究内容：

通过在Bmi1缺失小鼠MSC特异性高表达Bmi1或Sirtl，研究MSC特异性高 表达Bmi1或Sirtl能否通过促进BM-MSC自我更新，诱导其向成骨细胞分化， 抑制其向脂肪细胞分化，而纠正 Bmi1 基因敲除引起的成熟前骨质疏松的表 型。

通过在PTHrP K或 Bmi1-/-小鼠敲除p53或p16基因，经表型差异分析，研究 53和p16通路在PTHrP-Bmi1调节BM-MSC自我更新和分化中的作用及机制。

通过饮水中添加抗氧化剂 NAC喂养Bmi1-/-小鼠，研究Bmi1是否经过抑制氧 化应激反应，刺激BM-MSC自我更新，促进其向成骨细胞分化，抑制其向脂 肪细胞分化而发挥它们在抗衰老和骨质疏松中的作用。

将利用MSC特异性敲除Tak1或p38 MAPK小鼠模型，研究BMP-MAPK通路在 调节MSC增殖和分化中的相互作用及分子机理。

以上通路与课题一鉴定的微环境中信号分子的联系。

经费比例： 22.5%

承担单位： 南京医科大学、中国科学院深圳先进技术研究院、同济大学

课题负责人： 苗登顺

学术骨干： 陈宁、杨帆、张磊

课题三：MSC自我更新与分化的表观遗传学调控

研究目标 :

验证若干表观遗传关键调控基因在 MSC自我更新与分化中的作用及其机制

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，包括 DNA 甲基化模式和组蛋白修饰模式等，并研究其与（ 1）关键基因的关系。

搜寻MSC自我更新与分化过程中新的IncRNA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。

研究内容 :

利用DNA加氧酶1-3, methyl CpG结合蛋白Mbd5 , PcG复合物组分MPc2及

Chromobox 蛋白 Cbx6 等基因敲除小鼠，研究这些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，包括 DNA 甲基化模式和组蛋白修饰模式等，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。

经费比例： 22.5%

承担单位： 中国科学院上海生命科学研究院、同济大学、上海交通大学

课题负责人： 徐国良

学术骨干： 郭熙志、刘海亮、李明发

课题四：MSC在组织（造血、神经）再生以及损伤修复中的作用

研究目标：

明确MSC成骨细胞、及其BMP/TGF信号通路是否作为微环境改善 HSC的 造血。

明确PTH能否通过调节MSC及其分化的成骨细胞，改善造血微环境，激活

Notch 通路，发挥纠正 Bmi1 缺失引起的造血障碍。

利用基因工程小鼠模型，明确内源性MSC在神经组织再生以及损伤修复中的

作用

明确BMP小分子激动剂在骨/HSC造血/神经再生与修复中的作用。

研究内容：

利用 Prxl-CreER(T) iDTR Osx-CreER(T) iDTR小鼠，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；利 用Prx1-CreER(T)以及Dermo-Cre小鼠特异敲除BMPRIA和TGF受体，研究 MSC中这两个通路对HSC造血的影响。

通过PTH给药，研究其能否通过改善造血微环境，抑制氧化应激，激活Notch

通路，发挥纠正 Bmi1 缺失引起的造血障碍的作用。并利用 Prx1-CreER(T))

iDTR Osx-CreER(T) iDTR小鼠验证这两种细胞对PTH促造血的影响。

利用Prx1-CreER(T);iDT小鼠以及Dermo-Cre;iDTR小、鼠研究MSC的减少或缺 失对SSRIs (看抑郁症药物)引起的NSC神经元分化的可能作用；我们将利 用Prx1-CreER(T);iDT小鼠以及Dermo-Cre;iDTF、、鼠研究 MSC的减少或缺失 对LPS引起神经损伤修复的影响。

改造BMP蛋白分子以及筛选BMPs的小分子激动剂，利用2个月和12个月 小鼠，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。

经费比例： 25%

承担单位： 同济大学、中国人民解放军军事医学科学院

课题负责人： 孙奋勇 学术骨干： 刘兵、张玲、杨冠

各课题间相互关系

体内MSC的自我也新与分化

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定向分化

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人类健康

基于拟解决的关键科学问题，结合国内外最新研究进展以及研究团队的大量

前期工作，本项目设置4个课题：1、MSC的骨髓微环境；2. MSC自我更新与分 化的信号调控机制；3、MSC自我更新与分化的表观遗传学调控；4. MSC在组织 再生与修复中的作用。本项目的四个课题围绕 MSC的体内自我更新、定向分化 以及组织修复功能的体内外调控机制这一关键科学问题进行研究， 各课题组既有

相对独立的明确的研究方向，又有密切的联系。而且课题组成员已在上述领域进 行了长期的原创性研究，相互间已有多年合作研究的基础。

课题一、二、三围绕调节 MSC的体内外信号、基因表达以及表观遗传学的

调控，旨在阐明体内MSC的维持、自我更新与分化的整体调控网络。课题四研

究MSC在几种组织的再生（生理状态）以及损伤修复（病理状态下）中的作用 及其作用机制，为 MSC 在再生医学中的应用提供理论依据。该课题不仅是课题 一?三基础研究的补充，而且满足国家转化医学相关的重大需求， 体现本课题的 临床应用价值以及潜在的经济效益。

　课题一至三， 共同为课题四提供理论基础和 实验依据，而课题四是在其它课题研究基础上，将研究成果服务于延缓骨衰老、 促进骨再生以及其它组织再生与修复的整体目标， 为课题一至三提供调控临床应 用的最终落脚点。

四、年度计划

研究内容

预期目标

第

年

基因工程小鼠的建立：包括多种Cre; iDTR小鼠可在体杀死 CRE特异表达 的细胞。

基因工程小鼠的建立：包括多种Cre； Gt(ROSA)26Sor- YFP可用于观察体 内MSC,也可流式分选这些细胞。

构建 MSC特异性 Bmi1或Sirtl高表 达转基因小鼠模型，并分别与Bmi1-/- 小鼠交配。

在PTHrP K和 Bmi1-/-小鼠中敲除p53 以及p16基因。

建立MSC特异性敲除 Tak1、p38 MAPK、BMPRIA和TGF受体的小鼠 模型。

利用右干重要表观遗传调控基因敲 除小鼠，研究这些基因缺失对骨代谢 的影响。

研究MSC更新和成骨分化中 ncRNA

表达图谱的改变。

骨形态发生蛋白 BMP的产业化研究 工作。

建立基于 Osterix的basal启动子以 及8个Smad1重复结合位点，驱动 luciferase的DNA载体，并在在 MSC 细胞株中稳定表达。

建立小鼠模型为进一步的研究打下 基础，用于研究 MSC微环境中的细 胞成分、影响 MSC衰老以及分化的 重要信号通路以及 MSC在相关组织 损伤修复中的作用。

确定若干重要表观遗传调控基因是 否调节骨的发育及代谢。

分析ncRNA的表达图谱，发现与MSC 更新和成骨分化相关的 n cRNA。

建立筛选BMP激动剂的体系。

研究内容

预期目标

第

年

利用建立的工程小鼠（2个月），研 究微环境中调节 MSC更新与分化的 细胞成分。

通过促进小鼠（2个月）HSC从骨髓 迁徙到外周血以及抑制血管再生， 研 究HSC缺乏以及血管再生对 MSC更 新和分化的影响。

利用细胞共培养体系和液体芯片技 术发现微环境中细胞所分泌的可调 节MSC的自我更新、分化及衰老的 活性分子。

探讨BMPs对骨髓中 MSC的自我更 新、分化及衰老的影响。

研究Bmi和Sirtl在骨代谢中的作用。

研究p53和p16通路在PTHrP和

Bmi-1调节骨代谢中的作用。

研究BMP-MAPK通路在骨代谢中的 作用。

分析右干重要表观遗传调控基因在 MSC更新与分化中的作用。

发现MSC更新与成骨分化过程中启 动子被表观遗传修饰的靶基因谱。

研究相关的ncRNA在MSC更新与分 化中的作用

研究 MSC中BMP和TGF 信号对

HSC造血的调节作用。

筛选自然产物文库，进行复筛和验 证。

确定在新成年小鼠中调节 MSC活动

的微环境中的细胞成分。

发现微环境中细胞分泌的重要活性 分子。

确定MSC中表达的Bmi在骨代谢中 的作用。

确定p53和p16在MSC自然衰老以 及PTHrPKI和Bmi-/-引发的早衰中的 作用。

确定 MSC中BMP-MAPK通路缺失对 骨代谢的影响。

确定可调节MSC更新与分化的表观 遗传调控基因。

建立与MSC更新和成骨分化相关的 DNA甲基化图谱以及组蛋白修饰图 谱。

发现重要的调节 MSC的ncRNAo 确定MSC调节HSC造血的新机制。

初步鉴定BMP的激动剂。

第

年

通过促进小鼠（12个月）HSC从骨髓 迁徙到外周血、以及抑制血管再生， 研究HSC缺乏以及血管再生对 MSC 更新和分化的影响。

研究微环境中活性分子在年轻和衰 老小鼠的MSC更新与分化中的作用。

研究鉴定的活性分子在相应的衰老 细胞中合成和分泌的状况以及在体 内MSC中的激活情况。

研究Bmi和Sirt1对MSC更新与定向 分化的调节作用。

研究BMP-MAPK信号通路在MSC自 我更新、衰老、成骨细胞的定向分化 中的作用。

明确衰老过程中 MSC微环境的改变。

　明确p53和p16通路在 PTHrP和 Bmi-1调节BM-MSC自我更新和分化 中的作用及机制。

明确Bmi1是否通过抑制氧化应激反 应，刺激BM-MSC自我更新，促进其 向成骨细胞分化，抑制其向脂肪细胞 分化而发挥在抗衰老和骨质疏松中 的作用。

明确BMP-MAPK信号通路在MSC自 我更新、衰老、成骨细胞的定向分化 中的作用。

明确右干表观遗传关键调控基因在 MSC自我更新与分化中的作用及其

研究内容

预期目标

建立重要表观遗传调控基因与调节

机制。

骨代谢、MSC自我更新与分化的重要

确立在MSC自我更新与分化过程中

基因的关系。

被表观遗传修饰的靶基因谱，包括

研究相关ncRNA以及受表观遗传学

DNA甲基化模式和组蛋白修饰模式

调控的基因如何调节 MSC的更新与

等，以及相关的lncRNA调控MSC更

分化。

新与成骨分化的机制。

研究MSC减少或缺失对神经干细胞

确定内源性的 MSC在神经再生与神

(NSO分化的可能作用。

经损伤修复中的作用。

研究MSC减少或缺失对神经损伤修

发现毒性小、功能强的 BMP小分子

复的作用。

MSC激动剂的结构优化及体外研究。

激动剂。

利用建立的工程小鼠(12个月)，研

进一步明确衰老过程中 MSC微环境

究微环境调节 MSC更新与分化的细

的改变。

胞成分。

明确Bmi、Sirt1在MSC中作用的分

研究微环境细胞分泌的活性因子的

子机理。

作用机制。

明确过氧化物反应在 MSC衰老中的

研究Bmi和Sirtl调节MSC更新与分

作用。

化的分子机制。主要是对研究信号通

明确BMP-MAPK信号通路调节 MSC

路分子的影响，包括 ATM、p38、NF

自我更新、衰老、定向分化中的分子

k B、PTEIN PI3K/AKT Wnt、Wntless

机制。

第

禾口 -catenin 等，

初步证实PTH1-34可通过MSC促进

研究BMP-MAPK信号通路调节 MSC

造血。

自我更新、衰老、定向分化中的分子

得到MSC特异表达的ncRNA或者相

机理。

关基因的转基因小鼠。

四

通过PTH1-34给药，研究其能否通过

发现内源性MSC如何促进神经再生

改善造血微环境，抑制氧化应激，激

以及损伤修复的机制。

活Notch通路，发挥纠正 Bmi1缺失

鉴定在体内可调节 MSC更新或定向

引起的造血障碍的作用。并利用

分化的BMP结构改造分子或者小分

年

Prx1-CreER(T) iDTR Osx-CreER(T； iDTR小鼠验证这两种细胞的作用。

　建立重要ncRNA以及相关表观修饰 基因的转基因小鼠。

研究MSC调节HSC造血以及神经损 伤修复的机制。

MSC激动剂以及结构改造的 BMP对

体内MSC活动以及骨代谢的影响。

子激动剂。

研究内容

预期目标

验证微环境中的活性分子对 MSC更

明确MSC的骨髓微环境组成。

新与分化的调节作用。

明确调节 MSC更新的重要调节机制。

验证Bmi和Sirtl的作用机制。

明确调节MSC定向分化的重要机制。

验证BMP-MAPK信号通路在MSC中

阐明内源性的 MSC在造血、神经损

的作用机制。

伤修复中的作用及其作用机理。

验证Bmi通过p16调节MSC衰老。

阐明调节 MSC更新与分化的表观遗

验证PTH是否经Notch信号通路介

传学调节机制。

第

导，纠正或改善Bmi-1基因敲除小鼠

发现新的BMP激动剂以及结构改造

的造血缺陷。

分子，调节 MSC活动，促进骨折愈

验证MSC调节HSC造血以及神经损

合。

伤修复。

探讨PTH1-34作为促造血药物的可能

五

年

根据全基因表达图谱、 骨分化相关信 号分子及转录因子表达图谱系、

Sensor library结果，进行生物信息学 分析，找出受表观遗传学调控的基因 以及表达发生同向改变的 miRNA、

IncRNA，将它们与调节 MSC功能的 重要基因建立联系。

使用制备的ncRNA以及相关表观修 饰基因的转基因小鼠，研究其体内功 能。

利用骨折愈合模型研究 BMP结构改

造分子以及小分子激动剂在促进骨 折中的作用。

性。