lncRNA和MicroRNA调控胚胎内皮祖细胞Notch、BMP、Wnt信号通路参与牵张成骨血管发生的机制研究

An incomparable osteogenic rate which is 4-6 times faster than the development of infants occurs in distraction osteogenesis(DO), but the osteogenic mechanism is not clear. Our research group firstly found CD133 was high expression that is the surface marker of endothelial progenitor cells (EPCs) in new bone tissue, through high-throughput sequencing method also preliminary findings noncoding RNA - lncRNA and mirnas in stage DO with embryonic angiogenesis has significant correlation.Therefore, we hypothesized that DO might initiate the embryonic vascular repair model and participate in the new bone formation of DO.In order to further explore lncRNA and mirna regulation DO angiogenesis mechanism, this project will continue using technologies such as high-throughput sequencing, qRT-PCR detection and screening DO exist in the non-coding RNA associated with angiogenesis, and the related noncoding RNA and its target genes in vitro, in vivo function verification, discusses the key noncoding RNA on endothelial progenitor cells in the process of the DO Notch signals, BMP and Wnt signaling pathways the regulation function of time and space, providing a new method for the study of the biological mechanism of the DO.

牵张成骨（DO）具有骨折愈合不可比拟的成骨速率，达到了婴幼儿生长发育速度的4~6倍，但至今其成骨机制尚未明了。本课题组前期研究首次发现内皮祖细胞（EPCs）的表面标记物CD133在牵张成骨的新骨组织内有较高表达，通过高通量测序方法也初步发现非编码RNA—lncRNA和microRNA在DO期与胚胎期血管生成具有显著相关性。因此，我们推测DO有可能启动了胚胎血管修复模式，参与了DO的新骨形成。为进一步探讨lncRNA和microRNA调控DO血管发生的机制，本项目将继续通过高通量测序、qRT-PCR等技术检测和筛选DO中存在的与血管发生相关的非编码RNA，并对相关的非编码RNA及其靶基因进行体外、体内功能验证，探讨关键非编码RNA在DO过程中对内皮祖细胞Notch信号、BMP信号及Wnt信号通路时间和空间的调控作用，为DO生物学机制的研究提供新的思路。

项目背景：牵张成骨技术因其具有许多无可替代的优越性在颅颌面整形、肿瘤术后重建等方面应用前景广阔，但疗程过长且常出现延迟愈合或骨不连等并发症。探索DO的骨再生机制，促进快速成骨将有助于缩短牵张成骨疗程，减少并发症的发生。.主要研究内容：（1）通过构建犬下颌骨牵张成骨与骨缺损的动物模型，通过对牵张区新生组织及骨缺损新生组织的高通量测序及生信分析；（2）为进一步探究miR-21、miR-205、miR-146a在牵张过程中的调控作用及其机制，体外采用基因过表达、沉默的方式，通过CCK8、Transwell、成管实验、茜素红染色、RT-PCR、WB等分子生物学手段，分别研究miR-21、miR-205、miR-146a对内皮祖细胞、内皮集落形成细胞及骨髓间充质干细胞形态和功能的影响；（3）进一步进行体内验证，构建犬下颌骨牵张模型，通过HE染色、免疫组化染色、CBCT及MicroCT检测，探究上述因子对犬下颌骨牵张区血管生成及新骨形态结构、力学性能的影响。.重要结果及关键数据：（1）结果发现miR-21、miR-205、miR-146a在两组中差异明显，与牵张成骨的血管生成和快速成骨可能密切相关。（2）沉默miR-21可以靶向TGF-β2促进EPC的增殖、迁移、成管及血管生成的功能；沉默miR-205可以靶向NOTCH2促进ECFC的增殖、迁移、成管及血管生成的功能；过表达miR-146a可以靶向IRAK1促进BMSC的增殖、迁移、钙化及新骨形成的功能。（3）沉默miR-21及miR-205、过表达miR-146a可以促进DO牵张区的血管生成和新骨形成，促进牵张区CD31、VEGF等血管生成相关因子的表达；促进OCN等骨生成相关因子的表达。.科学意义：调控microRNA可以促进DO的血管生成和新骨形成的结果为microRNA靶向药物用于缩短DO治疗周期提供了科学依据。