HOXA13调节BMP-7促进肝再生

The study on liver regeneration has an important theoretical and clinical significance for the treatment of liver injury and liver failure. We previously reported that the peptide of bone morphogenetic protein-7 (BMP-7) could promote liver regeneration, though the upstream molecular mechanism remains unclarified. In our preliminary work, we used bioinformatics analysis to identify that the homeobox gene Hox A13 (HOXA13) might be a positive upstream regulator of BMP-7. Meanwhile, HOXA13 was found to be upregulated during liver regeneration in an animal model of hepatectomy, while inhibition of HOXA13 reduced proliferative rate. These data indicate that HOXA13 and BMP7 could consistently promote liver regeneration. In this project, we will first clarify the role of HOXA13 in liver regeneration through gain- and loss-of-function assays of HOXA13 in vitro (cell lines and primary culture of hepatocytes) and in vivo. Then, luciferase reporter assay, electrophoretic mobility shift assay, chromatin immunoprecipitation assay, as well as functional rescue assays will be performed to elucidate the molecular mechanism of HOXA13 as an upstream regulator of BMP7 in liver regeneration. Finally, the therapeutic effect of HOXA13 overexpression will be evaluated in an animal model of acute liver failure. Our project will reveal the role of HOXA13 as an upstream regulator of BMP7 in the control of liver regeneration. HOXA13 might be a novel therapeutic target in acute liver failure.

研究肝再生的发生机制对肝脏损伤和肝功能衰竭的治疗具有重要意义。课题组前期研究发现，骨形态发生蛋白-7（BMP-7）具有促进损伤肝脏再生的作用。但其上游调控分子尚不清楚。我们前期采用生物信息学方法预测出同源盒基因A13（HOXA13）正向调控BMP-7。HOXA13在小鼠肝大切后肝再生中表达增加，而抑制HOXA13可使肝细胞增殖降低，说明HOXA13与BMP7能够一致性地促进肝再生。此次，拟首先在细胞水平（肝细胞系及原代肝细胞）和动物水平行功能获得性和缺失性实验，明确HOXA13与肝再生的关系。接着，通过荧光素酶、凝胶迁移、染色质免疫共沉淀以及功能挽救实验，明确HOXA13作为BMP-7的上游调控因子介导肝再生。最后，在急性肝衰竭小鼠模型中探索过表达HOXA13的治疗效应。本项目将揭示BMP-7的上游调控因子HOXA13在肝再生中的作用，并基于HOXA13开发出一个新的治疗急性肝衰竭的方法。

肝衰竭是多种肝脏疾病的终末期状态，严重危害人类健康，预后极差，死亡率高。目前，临床上用于治疗肝衰竭的内科措施疗效都不甚理想，最直接有效的治疗方案为肝脏移植。因此，寻找新的肝衰竭治疗方案具有重大意义。本研究中，我们主要明确了同源盒基因A13（HOXA13）在肝再生中的作用及其分子机制。首先，在细胞水平敲低/过表达HOXA13能够抑制/促进肝细胞增殖；其次，在动物水平，基于小鼠2/3肝脏切除手术建立的肝再生模型，采用慢病毒肝脏原位注射技术，结果提示，敲低/过表达HOXA13能够抑制/促进肝再生，明确了HOXA13在肝再生中的功能。我们通过生物信息学方法预测HOXA13与骨形态发生蛋白-7（BMP-7）的启动子区域存在潜在结合位点，提示HOXA13可能作为BMP-7的上游调控因子参与肝再生。细胞水平的功能逆转实验结果提示，BMP-7能够介导HOXA13对肝细胞增殖的促进作用。综上所述，研究结果提示，HOXA13能够通过促进肝细胞增殖、促进肝再生，这个过程是通过调控BMP-7实现的。这一研究结果的发现，为治疗肝衰竭提供了一个新的潜在靶点。