miR-3065簇调控神经嵴来源细胞向成牙本质细胞和成骨细胞分化的研究

Osteoblast from craniofacial bone and odontoblast from tooth are both derived fromembryonic neural crest cells (NCC). Both of these cells are responsible for the hard tissue formation in the craniofacial part, however, the reason why NCC could differentiate into osteoblast or odontoblast remains unclear. Based on our previous study, we propose to focus the role of miR-3065 cluster during NCC differentiation into odontoblast and osteoblast, utilizing the differentiation model of NCC into osteoblast or odontoblast along with the in vitro model of osteoblast and odontoblast differentiation. We will first analyze the expression patterns of the members in miR-3065 cluster during cytodifferentiation; illustrate the function of miR-3065 cluster during odontoblast and osteoblast differentiation; explain the reason for the differential expression pattern of miR-3065 cluster during odontoblast and osteoblast differentiation by comparing the expression profile of these cytodifferentiation processes and the transcription factors responsible for miRNA transcription; and last deciphering the mechanisms of the interactions between different members in miR-3065 cluster. This study is innovative in that it will 1) illustrate the molecular mechnisem underlying the differentiation of neural crest cells into odontoblast or osteoblast; 2)provide insights into the specific regeneration of dentin or bone.

颅骨成骨细胞和成牙本质细胞均来源于胚胎发育期的神经嵴细胞。两种细胞能够形成体内重要的硬组织，但是神经嵴细胞为何会分别定向分化成这两种细胞，其中的分子机制尚未被阐明。本项目在前期工作的基础上，利用神经嵴细胞向成牙本质细胞或成骨细胞分化的模型，以及成牙本质细胞系和颅骨成骨细胞系体外分化模型，以在成骨和成牙过程差异表达的miR-3065簇为入手点，研究神经嵴细胞向颅骨成骨细胞和成牙本质细胞分化差异的分子机制。项目拟先利用原位杂交等手段完善miR-3065簇各个成员表达模式；从过表达和抑制表达两方面研究该miRNA簇对细胞分化的影响；利用生物信息学结合成牙本质细胞和颌骨成骨细胞分化基因表达谱研究影响miR-3065簇在成牙本质和成骨过程中差异表达的原因；最后分析miR-3065簇成员之间相互作用的分子机制。通过这些实验我们将从miRNA角度解释神经嵴细胞向成骨细胞和成牙本质细胞定向分化的分子机制。

颅骨成骨细胞和成牙本质细胞均来源于胚胎发育期的神经嵴细胞。两种细胞能够形成体内重要的硬组织，但是神经嵴细胞为何会分别定向分化成这两种细胞，其中的分子机制尚未被阐明。本项目在前期工作的基础上，利用神经嵴细胞向成牙本质细胞或成骨细胞分化的模型，以及成牙本质细胞系和颅骨成骨细胞系体外分化模型，以在成骨和成牙过程差异表达的miR-3065簇为入手点，研究神经嵴细胞向颅骨成骨细胞和成牙本质细胞分化差异的分子机制。本项目先利用原位杂交验证了miR-3065簇各个成员在小鼠胚胎发育过程中神经嵴和颅颌面组织的表达模式，并利用qRT-CPR技术验证miR-338-3p和miR-3065-5p在成牙本质细胞分化过程中呈表达上调趋势，而在成骨细胞分化过程中呈表达下调模式；从过表达和抑制表达两方面研究该miRNA簇对成牙本质细胞的促进作用对成骨细胞分化的抑制作用；利用高通量测序等方法挖掘miR-3065簇各个成员在成牙本质细胞分化过程中的靶点基因，并在成骨细胞分化过程中发现这些基因对成骨细胞分化的反作用；利用双荧光素酶实验验证Bmpr2是miR-3065-5p的直接靶点基因，并进一步发现Bmpr2在成牙本质细胞分化早期的促进作用在晚期的抑制作用，从而验证了miR-3065-5p在成牙本质细胞分化中的具体调控分子机制；我们最终通过克隆两个miRNA的启动子区域，发现Runx2对两个miRNA的反馈调节作用，并作为重要的媒介成为两个miRNA之间相互作用的主要途径。 通过这些实验我们将从miRNA角度解释神经嵴细胞向成骨细胞和成牙本质细胞定向分化的分子机制，并为成骨细胞分化相关疾病诊断和治疗靶点。