miR146a抑制Smad4对骨髓间充质干细胞成骨分化调控的研究

骨髓间充质干细胞（MSC）成骨分化是骨再生的关键，Runx2是该过程中最主要的转录因子，而BMP/Smads是Runx2重要的调节通路。我们前期在寻找炎症因子抑制MSC成骨分化的调节性分子时，发现成骨分化中miR146a表达降低，炎症刺激阻止其在该过程中降低，而miR146a抑制Smad4和Runx2的表达；高度提示miR-146a通过调节Smad4抑制成骨分化。本项目拟在MSC表达miR146a或其拮抗体后检测多个骨分化标志，确立miR146a对成骨分化的抑制；然后，在通过Smad4 3'UTR及其突变体的报告系统明确miR146a对Smad4直接调控的基础上，观察Smad4 补救表达能否逆转miR146a对成骨分化的抑制，确立miR146a抑制Smad4通路对成骨分化的调节作用；最后通过在牵张成骨模型移植miR146a改造过的MSC，分析其对骨再生的影响，探寻促进骨再生新的思路和策略。

我们研究发现炎症刺激可以显著抑制MSC成骨细胞的分化，是老年性骨质疏松等骨再生障碍相关性疾病的重要原因。在此基础上，我们进一步探讨了其详细的分子机制。近年来，miRNA作为细胞内源重要的表达调控分子，在细胞增殖、分化中扮演重要角色。而miRNA自身分子量小，作为药物靶点具有天然的优势。基于这些特点，我们结合生物信息学和qRT-PCR等方法，分析了MSC成骨分化过程中及炎症条件下差异表达的miRNA分子。发现：MSC成骨分化过程中，miR146a表达下降；而TNFα剂量依赖的增强miR146a的表达。过表达miR146a可以抑制MSC成骨分化。作为转录后调控的重要分子，miRNA发挥作用主要是通过抑制下游功能相关靶基因的表达实现的。结合targetscan等，我们发现Smad4可能是该过程中miR146a的重要靶基因。我们发现，miR146a能够抑制Smad4的蛋白表达，而对其RNA水平几乎没有影响。miR146a的这种作用主要是通过与Smad4 3’UTR上的结合位点相互作用实现，将该位点突变则miR146a不能对其进行调控。恢复Smad4后可逆转miR146a抑制成骨分化的功能。. 我们在完成前述实验的基础上，进一步探讨了miR146a在破骨细胞分化的调控功能。结果发现，随着破骨细胞的分化，细胞内源NFκB活化，启动了miR146a的表达。表达增加的miR146a并不像期望的那样，促进破骨细胞的分化，相反，表达增加的miR146a则能抑制破骨细胞的分化。可见，miR146a既能抑制成骨分化、又能抑制破骨细胞分化，具有双面角色。生物信息学分析发现，破骨细胞分化过程中最为重要的基因TRAF6同样是miR146a的下游靶基因。综上可见，miR146a在成骨细胞和破骨细胞中可能通过调控不同靶基因，调节细胞向不同方向分化，扮演多重角色。进一步认识miR146a在成骨和破骨分化过程中的功能，分析骨再生异常相关疾病中miR146a的状态和功能异常情况，探讨体内不同方向靶向干预成骨细胞和破骨细胞中miR146a的功能有望发现骨质疏松和骨硬化症等骨再生异常相关疾病的治疗手段。.上述部分研究成果已经以通讯作者发表于Journal of Cellular Biochemistry和Mol Biol Rep.，还有一些研究发现论文正在撰写中，拟投送至相关领域权威杂志。