多聚蛋白聚糖酶调控的信号通路在软骨细胞去分化中的作用与分子机制研究

Dedifferentiation of chondrocytes commonly occurs during in vitro expansion. This is a major obstacle in cartilage engineering. However, the mechanism for regulation of chondrocyte dedifferentiation is unclear. Our previous work showed that the gene encoding aggrecanases was upregulated during chondrocyte dedifferentiation and inhibition of aggrecanases prevented degradation of proteoglycans, consequently delaying chondrocyte dedifferentiation. However, it is unclear which signaling pathway is involved in this process. In this project, we sought to screen for key modulators of chondrocyte dedifferentiation with proteomic and bioinformatic methods and determine their functions in regulating chondrocyte dedifferentiation based on gain-of- and loss-of-function experiments. Finally, we attempt to generate the genetic networks by which aggrecanases modulate chondrocyte dedifferentiation. This project will provide a novel strategy for regulation of chondrocyte dedifferentiation and aid in cartilage engineering.

软骨细胞在体外培养过程中存在着去分化现象，严重制约软骨组织工程的开发利用，内部调控机制尚不清楚。本课题在前期研究中发现，多聚蛋白聚糖酶(aggrecanases)随着软骨细胞的去分化其基因表达量逐渐升高，抑制多聚蛋白聚糖酶可减少蛋白多糖降解，能够延缓软骨细胞去分化，但何种信号通路起关键作用尚不清楚。本研究拟采用蛋白组学和生物信息学方法对前期筛选出的差异蛋白进行分子机制验证，筛选影响软骨细胞去分化的关键蛋白；综合运用基因过表达、RNA干扰、基因克隆等技术，重点分析表达差异最显著基因的功能以期确定软骨细胞去分化信号通路的关键基因，进行功能验证；并拟构建aggrecanases促软骨细胞去分化的信号转导网络，深入揭示调控软骨细胞去分化的信号通路，为更好地调控、延缓软骨细胞的去分化奠定基础，从而为软骨组织工程提供充足的种子细胞，加快软骨组织工程的发展。

软骨细胞在体外培养过程中存在着去分化现象，严重制约软骨组织工程的开发利用，内部调控机制尚不清楚。本课题在前期研究中发现，多聚蛋白聚糖酶（aggrecanases)随着软骨细胞的去分化其基因表达量逐渐升高，抑制多聚蛋白聚糖酶可减少蛋白多糖降解，能够延缓软骨细胞去分化，但何种信号通路起关键作用尚不清楚。本研究在得到资助后，按照既定计划进行实验研究，采用RNAi、生物信息学等技术分析，拟从软骨细胞去分化中转录组学调控作为切入点，结合生物信息学方法，寻找aggrecanases在软骨细胞去分化过程中调控的关键基因，以及与之互作的蛋白，探讨aggrecanases在软骨细胞去分化过程中的调控机制，结果发现多个与之作用的信号通路及蛋白，并正在进行分析鉴别，有望揭示aggrecanase信号通路的关键作用靶点，从而解决软骨细胞来源问题。聚羟基丁酸戊酸酯（PHBV）和聚羟基丁酸己酸酯（PHBHHx）膜经过PhaP-RGD修饰后，可以表明PHA膜对软骨细胞没有细胞毒性，并且会增加细胞的活力；另一方面提示PHBHHx膜对增加软骨细胞活力作用优于PHBV，PhaP-RGD融合蛋白能增加PHBHHx膜表面软骨细胞的活力。PhaP-RGD修饰的PHBHHx材料是一种非常有前景的软骨组织工程支架材料。脐血干细胞与支架材料复合后，可形成良好的软骨样形态，表明该细胞是一种良好的种子细胞。