视网膜神经发生中miRNA调控作用的时空特异性和机制

Proper cell proliferation and neuronal differentiation are very important for the development of the nervous system, but the mechanism of the precise temporal and spatial control at transcriptional level is not well revealed. MicroRNAs (miRNAs) are considered as the fine regulator of these processes with great potentials in applications, but the roles of most miRNAs during neurogenesis remains unclear for the challenging complex regulatory network of miRNAs. We have previously screened and identified some miRNAs involved in retina development and found a novel anti-neural role of miR-124, the well-known neural specific miRNA, in early retinogenesis by targeting NeuroD1. Moreover, its divergent roles and targets on neurogenesis is developmental stage dependent. In this project, taking the advantage of Xenopus model on manipulating disturbance of multiple molecules by multiple approaches through the early developmental stages, we'll go on the searching of other miRNA regulators of retinogenesis, and make further analysis to reveal the mechanism of the differential roles of miRNAs, esp. miR-124, on cell proliferation and differentiation. Moreover, with the further understanding of neurogenesis control, we'll verify the in vivo pathway of miRNA regulation with an in vitro cell model, and search for some novel approach to direct the neural differentiation of stem cell for future applications.

MicroRNA (miRNA) 是近年发现的具有重要应用潜质的神经细胞发生调控新成员，但对其体内功能和复杂调控网络的分析仍是目前的挑战性研究课题。申请人前期工作利用非洲爪蛙（蟾）系统筛选了一些视网膜发育相关miRNA及其靶基因，发现神经特异性miRNA代表分子miRNA-124在视网膜发育早期阶段促进神经前体(干)细胞增殖，抑制神经细胞分化的新功能及其对神经细胞发生和靶基因作用的发育时期差异。将在此基础上,本项目将利用模式动物爪蛙便于进行视网膜干细胞增殖分化的多因素、多水平和多发育阶段干扰分析的优势,重点搜寻神经细胞发生调控相关新成员，并继续深入分析miR-124和相关新成员在不同发育时期和部位的功能和机制，探索其在神经干细胞定向分化控制的作用，以期进一步解析神经细胞发生和分化的miRNA调控网络，为未来miRNA在相关神经疾病治疗中的应用提供参考。

MicroRNA (miRNA) 是近年发现的具有重要应用潜质的神经细胞发生调控新成员，但对其体内功能和复杂调控网络的分析仍是目前的挑战性研究课题。我们前期工作发现神经细胞特异性miRNA代表分子miRNA-124 在视网膜发育早期阶段促进神经前体(干)细胞增殖，抑制神经细胞生成，但是miR-124以及类似的其它视网膜miRNA是否影响不同视网膜细胞的分化、及其在发育不同时期功能转换的机制尚不清楚。. 本项目对miR-124及表达相关的miRNA在神经发生中作用的时空特异性及其机制进行了进一步分析，发现miR-124和miR-181为维持视网膜水平细胞和双极细胞分化平衡的关键分子，并通过系统筛选和体内体外实验验证确定了其各自的靶基因。研究发现miR-124和miR-181与靶基因的作用途径不仅包含常规的miRNA-mRNA作用，还存在miRNA-miRNA相互作用。两者在视网膜发育过程中的时序表达及其与靶基因的相互作用，决定了这两种视网膜细胞的顺序生成。这些结果不仅提供了视网膜细胞特性标志和调控的新分子，还揭示了视网膜分化过程中水平细胞和双极细胞互相转化的现象及其miRNA-mRNA/miRNA网络作用的新机制，为其它视网膜细胞分化机制的研究和定向分化调控技术的建立提供了新线索。. 项目研究还探索改进MiRNA表达和体内体外功能分析技术，成功建立了一种爪蟾光响应行为范式，可检测出miRNA表达干扰所致的视网膜神经细胞功能变化，为包括miRNA在内的各种晚期发育精细调控分子的功能检测和调控机制的研究提供一方便而灵敏的筛选方法。同时通过利用多种体外细胞实验模型进行的探试，建立了一种利用磁场处理获得大量培养神经干细胞的方法,为后续miRNA功能验证和神经干细胞定向分化控制研究提供了条件。