lnc-NR_045553通过miR-17-5p/FGD5介导强直性脊柱炎骨化的机制研究

Ankylosing spondylitis (AS) is an autoimmune disease with significant genetic correlation. Almost one third of patients suffer from hip joint ankylosis at end stage and the pathogenesis is still unclear. The applicant has long been engaged in the pathogenesis of AS pathology. In the previous work, we focused on abnormal osteogenesis of mesenchymal stem cells (MSCs) derived from the ligament and constructed multiple ceRNA axis regulatory networks of hip joint ligament through gene chip and bioinformatics analysis. After screening, we found that the ceRNA regulation axis of lnc-NR_045553/miR-17-5p/FGD5 is associated with osteogenesis, which may play a key role in AS. FGD5 may affect the osteogenesis of ligament MSCs by inhibiting the PI3K/Akt pathway. The aim of this project is to study the ceRNA regulatory axis and clarify the mechanism of FGD5 regulating bone formation by RNA immunoprecipitation (RIP), CRISPR-Cas9 technology and other related technology in ligament MSCs, knockout mice and clinical specimens. This study would provide new ideas for the molecular diagnosis and individualized treatment of AS and lay the theoretical basis for applying related targets into translational medicine.

强直性脊柱炎（AS）是遗传相关性显著的自身免疫性疾病，近1/3患者晚期髋关节骨化强直，严重致残，但其病理性成骨的机制仍不明确。申请人长期从事AS病理成骨机制，前期工作中重点研究异常成骨的髋关节韧带干细胞，通过高通量芯片建立了多个ceRNA调控轴构成的调控网络。我们筛选后发现lnc-NR_045553/miR-17-5p/FGD5的ceRNA调控轴与成骨有关，可能发挥关键作用。FGD5可能通过抑制PI3K/Akt通路影响韧带干细胞成骨。本项目拟利用RNA免疫共沉淀（RIP）技术、CRISPR-Cas9等技术在韧带干细胞、基因敲除小鼠和临床标本中研究上述ceRNA调控轴并明确FGD5调控成骨的机制。本课题的完成将为AS的分子诊断和个体化治疗提供新的思路，并为相关靶点将来的临床转化奠定理论基础。

强直性脊柱炎（Ankylosing Spondylitis，AS）是一种遗传相关性显著的自身免疫疾病，早期以炎症表现为主，发展到晚期，累及脊柱、骶髂关节、髋关节等，发生脊柱畸形、髋关节融合、骨性强直等，形成典型的脊柱“竹节样改变”，严重影响患者的生活能力和运动功能，致畸致残率高。. 人类基因组中的非编码RNA（ncRNA）占所有遗传物质的98%，起初被认为不具备生物学功能。随着研究的深入，长链非编码RNA（lncRNA）和微小RNA（miRNA）越来越受到研究重视。miRNA能够通过与靶基因的3’非编码区（3’UTR）结合，在转录后水平抑制翻译或直接降解mRNA，从而影响多种靶基因的表达，包括细胞成骨分化的基因。而lncRNA能够参与调控表观遗传、细胞周期和细胞分化等生理过程，同样可以调控细胞成骨分化。并且，lncRNA与信使RNA（mRNA）可以通过一种竞争性内源RNA（ceRNA）的交流方式，以miRNA为中介调控基因的表达。目前为止，lncRNA如何调控AS病理性成骨的机制还没有相关报道。因此，我们猜想AS病理性骨化中的lncRNA是否有可能通过ceRNA机制调控了miRNA/mRNA的表达而导致发病过程。本课题主要研究和探索了lnc-NR_045553/miR-17-5p/FGD5这个调控轴在调节骨髓MSC成骨分化中的作用和分子机制。. 本项目证明了lnc-NR_045553能够通过miR-17-5p/FGD5调节骨髓MSC成骨分化，探索了AS病理性新骨形成的致病机理。FGD5主要通过经典Wnt/β-catenin信号通路促进骨髓MSC成骨分化；miR-17-5p与FGD5的mRNA结合和负调控可以抑制骨髓MSC成骨分化；lnc-NR_045553定位于细胞质，以ceRNA的方式与FGD5竞争性地结合miR-17-5p，缓解miRNA对靶基因的负调控作用，促进FGD5的表达，从而正向调控成骨分化过程。另外，动物模型中还发现miR-17-5p具有减轻脊柱病理性骨化的作用。这些结果为深入理解AS病理性新骨形成的发病机制以及研发针对新骨形成的治疗靶点提供了理论依据。