SREBP/微小RNA199b通路调控诱导多能干细胞向内皮细胞分化参与血管新生的作用和机制研究

Arteriosclerosis obliterans (ASO) is a common disease, but therapeutic options remain limited. Implantation of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs), by deriving endothelial cells (hiPSC-ECs) to promote collateral development, might be a potential treatment choice for ASO. Our previous investigation demonstrated that sterol regulatory element binding protein (SREBP) could regulate the transcription of endothelial development-related microRNA (MiR)-199b, suggesting that SREBP/MiR-199b pathway might be involved in the hiPSC-ECs-related angiogenesis and microenvironment remodeling, but the underlying mechanism remained poorly understood. In this study, we will, at the molecular level, investigate the mechanisms of SREBP/MiR-199b pathway promoting hiPSC-ECs differentiation and cell function by using ASO patients-derived hiPSCs cell line. Meanwhile, we will observe the regulatory effects of exosome-drived MiR-199b on augmenting ischemia-induced angiogenesis, microenvironment remodeling, hiPSC-ECs survival and vasculature incorporation. Our project will provide new evidence of hiPSC-ECs-related angiogenesis in ASO patients.

下肢动脉硬化闭塞症(ASO)是严重威胁人类健康的疾病，移植诱导多能干细胞(hiPSCs)衍生内皮细胞(hiPSC-ECs)促进侧枝血管新生将会是是一种有效的治疗手段。我们前期工作发现，固醇调节元件结合蛋白(SREBP)调控内皮分化相关微小RNA199b（MiR-199b）的转录，可能参与hiPSC-ECs诱导的血管新生和缺血微环境的改善，但其具体作用和机制仍有待揭示。本课题拟利用已建立的ASO患者hiPSCs细胞系，在细胞、ASO动物模型和临床样本层面，运用系统生物学手段，阐明SREBP/MiR-199b通过内皮细胞生长因子提升hiPSC-ECs分化效率和细胞功能，并促进移植后的hiPSC-ECs外泌MiR-199b诱导缺血组织血管重构与新生，增强hiPSC-ECs与之整合并存活的作用及机制。该研究有望为提高hiPSCs治疗下肢缺血临床应用的安全性及有效性提供理论依据。

人类诱导多能干细胞（hiPSCs）衍生的内皮细胞（hiPSC-ECs）移植是一种很有前景的外周动脉疾病（PADs）的治疗方法。虽然能够有效改善缺血性疾病的血管生成，但其详细机制仍然未知，此外，hiPSCs的低分化效率限制了其应用。寻找调控hiPSCs分化和hiPSC-ECs功能的关键因素和具体机制对提高hiPSC-ECs移植的治疗效率至关重要。.我们前期发现，固醇调节元件结合蛋白(SREBP)调控内皮分化相关微小RNA199b（MiR-199b）的转录，可能参与hiPSC-ECs诱导的血管新生和缺血微环境的改善。本项目中，我们首先分离鉴定了来自iPSCs-ECs（hiPSC-EC-Exo）的外泌体，确定了hiPSC-EC-Exo在新生血管中的作用和潜在机制。此外，我们评估了hiPS-ECs衍生的外泌体对下肢缺血小鼠血管生成能力的影响。研究了SREBP1在hiPSC-ECs和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中的调控机制。结果表明，miR-199b-5p在hiPSC-ECs的分化过程中显著上调。高表达miR-199b-5p的hiPSC-ECs通过Jagged-1依赖性上调HUVECs中的VEGFR2，显著促进细胞迁移、增殖和管形成。hiPSC-ECs-Exo与HUVECs的共培养使HUVEC的迁移、增殖和管形成得到显著改善，这表明外泌体介导的细胞-细胞间的旁分泌方式可能是iPSC-EC的治疗作用的基本机制，富含miR-199b-5p的hiPSC-ECs能显著增强缺血肢体体内微血管密度和血液灌注。此外，本研究对hiPSCs分化过程中SREBP1的表达进行了分析发现，SREBP1在hiPSCs分化过程中表达降低，但在PAD组织的内皮细胞中表达增加。SREBP1能够与miR199b-5p的启动子区域结合，抑制其转录，导致Notch1通路的激活。阻断SREBP1的激活不仅能够提高hiPSCs的分化效率，而且还提高了hiPSC-ECs和HUVECs的血管生成能力。这些发现共同证明了SREBP/MiR-199b通过内皮细胞生长因子途径提升hiPSC-ECs分化效率和细胞功能，并促进移植后的hiPSC-ECs外泌MiR-199b，诱导缺血组织血管重构与新生，增强hiPSC-ECs与之整合并存活的作用及机制，为提高hiPSCs治疗下肢缺血临床应用的安全性及有效性提供了理论依据。