miR-17-92基因簇对胰腺祖细胞增殖分化的调控研究

Loss or dysfunction of insular β cells will cause animal and human diabetes. Exploration of the mechanisms which control the proliferation of pancreatic progenitors and their differentiation into β cells can provide clues for diabetes treatment. In previous study, we have found that miR-17-92 cluster miRNAs are differentially expressed on the transition of the pancreatic progenitor cells from proliferation to differentiation, and these miRNAs can target key transcription factors in β-cell differentiation. This subject will completely analyze the expression of miR-17-92 cluster miRNAs in embryonic and adult pancreas, and explore the effects of miR-17-92 cluster miRNAs on the proliferation and differentiation of pancreatic progenitor cells through overexpression or inhibition of them in the pancreatic progenitor cells. Through the bioinformatic forecast, gene expression analysis, and dual luciferase report assays, the target genes of miR-17-92 cluster miRNAs in pancreatic progenitor cells will be searched. Moreover, the relationship among miR-17-92 cluster miRNAs, key transcription factors during pancreatic development, and other small RNAs, such as miR-375, will be further explored. We expected to discover the regulatory mechanisms of miR-17-92 cluster miRNAs on pancreatic progenitor cells, and lay the foundation for usage of pancreatic progenitor cells and small RNAs in the treatment of diabetes.

胰岛β细胞缺失或功能发生障碍将引起动物和人类糖尿病，探索胰腺祖细胞增殖和定向分化为β细胞的机制可为糖尿病治疗提供线索。在前期工作中，我们筛选到胰腺祖细胞增殖分化转换过程中差异表达的miR-17-92基因簇miRNAs，其成员在胰腺祖细胞中能靶向作用于β细胞分化关键转录因子。本课题拟对miR-17-92基因簇成员在胚胎和成体胰腺中的表达进行全面分析；通过在胰腺祖细胞中过表达和抑制各成员miRNAs，研究它们对胰腺祖细胞增殖和分化的影响；通过生物信息学预测、过表达miRNA后基因表达变化分析、双荧光素酶报告实验和Western blot等手段研究17-92基因簇成员对胰腺祖细胞的作用机制；通过分析miR-17-92基因簇与胰腺发育关键转录因子、miR-375等小RNA的调控关系，进一步探索miR-17-92基因簇miRNAs对胰腺祖细胞的调控机理，为利用胰腺祖细胞及小RNA治疗糖尿病打下基础。

miR-17-92基因簇在进化上高度保守，在多种细胞生命过程中发挥重要作用。为分析miR-17-92调控胰腺祖细胞的分子调控机制，我们利用CRISPR／CRISPRi系统，在小鼠和猪细胞进行了miR-17-92基因簇瞬时敲低。过表达和抑制实验发现，miR-17、miR-20和miR-92对胰腺祖细胞的增殖没有显著影响，而miR-18a明显抑制胰腺祖细胞的增殖。miR-18a通过靶向抑制CTGF和Nedd9，失活AKT和ERK信号通路活性，抑制胰腺祖细胞增殖，使细胞周期阻滞在G1期；而miR-19b促进细胞周期向S期转换。miR-19b和miR-18a之间有拮抗作用，miR-19b部分逆转miR-18a对胰腺祖细胞增殖的抑制作用。.在胰腺祖细胞分化过程中，miR-18a促进胰腺内分泌分化关键基因Ngn3表达；而miR-17和miR-20a促进胰腺外分泌分化关键基因Ptf1a表达。miR-17-92基因簇成员对腺泡细胞关键转录因子Ptf1a和淀粉酶合成有调控作用。其中miR-17和miR-20a促进，而miR-18a抑制Ptf1a基因表达及淀粉酶合成。miR-17、miR-20a部分逆转miR-18a对淀粉酶合成的抑制作用。miR-17-92基因簇成员对内分泌细胞分化关键转录因子Ngn3和成熟β细胞胰岛素合成有调控作用。其中miR-17、miR-20a抑制，而miR-18a促进Ngn3基因表达。miR-18a促进胰岛素合成，而miR-17和miR-20a对胰岛素合成均有一定的抑制作用。.miR-17-92家族miR-19b靶基因NeuroD能够调节miR-375的表达。在胰腺祖细胞过表达miR-375明显抑制胰腺祖细胞的增殖，过表达miR-375后Ki-67阳性细胞的比例显著降低。通过生物信息预测和实验证明，miR-375靶向抑制小鼠YAP1的3’UTR而抑制YAP1的表达，而YAP1对于胰腺祖细胞的增殖是必需的。上述研究表明，miR-17-92基因簇家族成员调控胰腺祖细胞增殖分化，在其器官建成及功能维持过程中保持平衡，并发挥复杂调控作用。课题研究期间发表学术论文7篇，其中SCI索引文章6篇，获哈尔滨市科技进步奖1项。培养具有博、硕士研究生 7名。