骨质疏松防治新靶标：miRNAs调控间充质干细胞向成脂成骨谱系特化研究

With the advent of the aging population, as well as the glucocorticoid widely used in clinical, osteoporosis has become 'invisible killer' against the majority of the population. Studies have demonstrated that imbalance between adipogenesis and osteogenesis of mesenchymal stem cells (MSCs) could lead to osteoporosis. Thus understanding the molecular mechanisms underlying MSCs adipogenic and osteogenic differentiation will be important for the discovery of novel therapeutic paradigm for osteoporosis. Our previous studies found that mR-138, -22, -100, -17-5p and -106a could act as critical regulators of balance between adipogenic and osteogenic differentiation of MSCs by repressing their respective targets. To gain a comprehensive understanding of the roles miRNAs play in osteoporosis, this project plans to first perform microarray-based miRNA expression profiling of MSCs from osteoporosis patients and healthy volunteers, and identify miRNAs with significantly differential expression levels. Then we will focus on the functions of these miRNA in the rat model of osteoporosis established through hormone and ovariectomy to find out those with therapeutic effects for osteoporosis and explore the underlying molecular mechanisms. Finally, we will combine these results with clinical data and carry out association analysis to confirm the animal results.

随着人口老龄化的到来，以及糖皮质激素在临床上的广泛应用，骨质疏松症已经成为危害广大人群的"无形杀手"。研究发现骨质疏松的发生与间充质干细胞（MSCs）的成脂和成骨分化的平衡失调密切相关。对调控MSCs向成脂和成骨谱系定向分化的研究将成为未来骨质疏松预防和治疗的新突破。我们前期研究发现miR-138、-22、-100、-17-5p和-106a等对MSCs的成脂成骨分化具有重要的调控作用。本项目拟通过分析骨质疏松症患者骨髓MSCs与正常人骨髓MSCs中miRNA差异表达谱，并通过体内外功能获得性实验找到对骨质疏松症发生可能具有保护性作用的miRNAs或致病性miRNAs（包括我们之前已发现的miRNAs），结合这些miRNAs的表达与临床上骨质疏松症发生相关性分析，利用激素性和卵巢去势性骨质疏松症大鼠动物模型初步验证上述保护性miRNAs是否具有预防和/或治疗骨质疏松症的作用。

随着人口老龄化，以及糖皮质激素在临床上的广泛应用，骨质疏松症已经成为危害广大人群的“无形杀手”。骨质疏松的发生与间充质干细胞（MSCs）的成脂和成骨分化的平衡失调密切相关。对调控MSCs向成脂和成骨谱系定向分化的研究将成为未来骨质疏松预防和治疗的新突破。.本项目通过分析MSCs向脂肪和骨细胞分化前后miRNA差异表达谱，筛选出一些可能与骨质疏松症发生有密切关系的miRNAs。let-7、miR-10b、miR-216a和miR-450b在MSCs向成骨细胞分化过程中明显上调， let-7和miR-450b的表达模式与小鼠骨发育时相相一致，miR-216a、miR-10b和miR-450b在临床骨样本中的表达与骨形成相关基因明显正相关，在体外均能明显促进成骨分化，在体内加速骨生成；let-7和miR-10b促进成骨分化的同时抑制成脂分化，miR-216a可明显拮抗地塞米松对成骨分化的抑制作用。机制研究发现，let-7通过靶向调控HMGA2发挥作用，miR-216a通过直接靶向抑制泛素连接酶c-Cbl，使PI3K的关键蛋白p85不被泛素化降解，进而增加Akt的磷酸化水平，激活PI3K通路，发挥促进成骨分化、骨生成和拮抗地塞米松抑制成骨分化的作用；miR-10b通过靶向抑制Smad2，干扰TGF-beta通路调控MSCs向不同谱系的分化；可以通过直接靶向抑制BMP家族的抑制性成员BMP3，从而激活BMP通路，促进成骨分化和骨形成。.miR-10b可以促进成骨分化，抑制成脂分化，但它同时被报道具有促进肿瘤增殖和转移的作用，miR-216a可以显著促进成骨分化和骨生成，很好地拮抗地塞米松对成骨分化的抑制作用，对成脂分化的影响不明显，近期研究发现，miR-216a能够抑制一些类型肿瘤的增殖和进展。 .这些具有促进成骨分化、骨形成和拮抗地塞米松抑制成骨分化功能的miRNAs的发现，无疑为临床上预防骨质疏松症，特别是激素性骨质疏松症的发生及骨质疏松症的治疗提供了很好的思路和干预的靶点。但因调控的通路差异，以及它们其它功能的差异，到底哪些对骨生成具有促进作用的miRNAs最终能够成为安全且有效的骨质疏松症防治药物，还有待更深入的比较研究。