MiR-181c介导的表观遗传调控对骨髓间充质干细胞成肝分化的影响及其机制研究

The hepatic differentiation mechanisms of bone marrow derived mesenchymal stem cells(BMSCs)are important for both the basic and clinical studies. However, whether microRNA-mediated epigenetic regulation contributes to the mechanism of BMSCs hepatic differetiation in vivo and in vitro remains undefined by far. And the studies on this field may be urgent for the clincial application of stem cells. In our previous study, gut-derived bacterial lipopolysaccharide（LPS）, which is an important component exsiting in the hepatic extracellualr enviroment, was found to faciliate the hepatic differentiation of BMSCs in vitro with the activation of Akt1 and upregulation of miR-181c. But the role of Akt1/miR-181c pathway and its related mechanism remains undefined. In our current proposal, we plan to prove that miR-181c-related-pathway regulates BMSCs heaptic differention in vitro and in vivo employing Akt1 inhibitor, miR-181c overexpressing and inhibiting lentivirus. To further investigate the regulatory mechanisms of Akt1/miR-181c in MSCs heaptic differention, we also plan to study the signal pathways involved in the miR-181c transcription regulation and the miR-181c-interacted target genes. This study may increase the knowledge about BMSCs differentiation in vivo by the influences of LPS and other components in the hepatic microenviroment. And the novel mechanism that miR-181c facilates BMSCs differentiation may have some implications for clinical therapy basing on stem cells.

骨髓间充质干细胞（BMSCs）在肝微环境下的成肝分化机制具有重要的研究意义，而microRNA介导的表观遗传调控在其中的作用尚未阐明。本项目组在前期研究中发现肝微环境中的脂多糖LPS通过激活Akt1促进BMSCs成肝分化，并且miR-181c在这一过程中显著上调表达，但是miR-181c对BMSCs成肝分化的影响和机制尚需深入研究。因此，本项目组拟通过人BMSCs体内外成肝分化模型，采用miR-181c过表达和干扰等策略验证miR-181c在BMSCs成肝分化过程中的作用，并通过对miR-181c上游的Akt1相关信号通路的分析、对CARM1、miR-23a簇前体等miR-181c下游靶基因的研究，探讨miR-181c参与BMSCs成肝分化调控的表观遗传学机制，以期阐明LPS影响下BMSCs成肝分化过程中的关键microRNA分子，并为BMSCs的基础和应用研究提供新的靶点和方向。

人干细胞的成肝定向分化对于肝再生研究具有重要意义，而人体微环境因素下干细胞启动成肝分化的调控机制研究甚少。本项目选取了人胚胎干细胞和骨髓来源的间充质干细胞作为研究对象，并分别针对成肝分化过程中的两个环节：干细胞退出自我更新及成肝定向分化中的机制开展了研究工作。.在干细胞自我更新和多能性维持领域，本项目围绕非编码RNA介导表观遗传和转录后调控网络在核心转录因子表达中的调控作用进行研究。一方面，发现了MicroRNA181家族能直接靶向共刺激因子相关精氨酸甲基转移酶1（CARM1），并通过调控H3R17甲基化影响人胚胎干细胞及骨髓间充质干细胞中Nanog的表达，因而可以作为重要调控因素启动干细胞的分化过程，其分化方向偏向内中胚层；另一方面，发现了miR-181及miR-145等均可以受到长链非编码RNA的转录后调控，并发现长链非编码RNA lincRoR可以通过吸附microRNAs而促进Oct4、Nanog和Sox2等核心转录因子表达。从而揭示了组蛋白甲基化修饰、microRNA转录后调控、长链非编码RNA等多重表观遗传网络协调参与到hESC的多能性调控网络中的方式和机制，为hESC多能性调控找到一条全新的表观修饰通路。.在干细胞成肝定向分化领域，主要围绕骨髓间充质干细胞（BMSCs）在肝微环境下的成肝分化机制展开。本项目组发现肝微环境中的脂多糖LPS通过激活Akt1促进BMSCs成肝分化，并且miR-181c在这一过程中显著上调表达。进一步研究发现miR-181c单独过表达可以显著促进BMSCs成肝分化效率，而miR-181c干扰则抑制其分化。项目组证实miR-181c的作用主要通过抑制CARM1来启动分化，同时促进miR-23a簇前体降解，来解除对HNF4等成肝转录因子的表达抑制这一双方面作用来完成。项目组还发现另一种miRNA miR-199a在肝细胞损伤后恢复中具有重要意义，对肝脏再生可能同样具有研究价值。项目有望为干细胞及肝再生基础和应用研究提供新的靶点和方向。.总之，本项目在人胚胎干细胞和人骨髓间充质干细胞模型上，围绕干细胞自我更新和多能性维持机制、成肝定向分化机制展开了研究，发现了一组非编码RNA通过靶向核心转录因子和表观遗传修饰酶而调控上述过程，从而阐明了干细胞中新的表观遗传-转录后调控的分子相互作用网络，并为未来干细胞治疗应用发展奠定基础。