microRNA在bFGF促进人神经前体细胞增殖中的调控作用研究

碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）在神经细胞的生长和分化中起至关重要的作用。microRNA在神经系统的发育也具有调控作用，但其是否在bFGF对神经细胞的调控作用中发挥功能目前尚未见报道。人胚胎干细胞体外向神经分化，不仅为细胞替代治疗提供了新的细胞来源，更是研究人类神经系统发育的理想模型。本课题拟利用人胚胎干细胞分化获得的神经前体细胞，研究microRNA在神经前体细胞增殖和分化中的调控作用。用bFGF刺激神经人神经前体细胞，筛选有显著表达变化的microRNA。针对前期研究中获得的表达变化显著的特定microRNA，通过慢病毒系统，在神经前体细胞中过表达和抑制该microRNA，筛选具有生物学功能的microRNA，进而研究其对目标基因的调控作用机制。本研究将提高我们对microRNA调控在神经发育中作用的认识，从而为通过体外扩增获得大量具有特定性质的神经细胞提供理论依据。

基于本项基金资助，我们研究的主要目的是寻找人胚胎干细胞来源的神经前体细胞中，参与细胞凋亡的microRNA，并阐述其功能和分子机制。人胚胎干细胞来源的神经前体细胞可以应用于细胞替代治疗，神经退行性疾病的药物筛选中，因此对该细胞的细胞行为学及分子生物学的研究将更好地帮助临床应用。这里，我们发现一个微小RNA，miR-195,它在大脑中广泛表达，并且已知在许多肿瘤细胞中有促进或者抑制凋亡的作用。这里我们首先报道了miR-195在人胚胎干细胞来源的神经前体细胞中，通过下游ARL2基因行使促凋亡的作用，并且这个过程可能解释某些神经毒素的作用机理。首先，过表达miR-195时神经前体细胞大量凋亡，而同时表达miR-195的抑制链寡核苷酸可以特异性地抑制miR-195引起的细胞凋亡。全基因组的表达谱分析也显示了miR-195过表达引起的主要生物学过程为细胞生长和凋亡。进一步分析其下游调节机制，我们发现了一个小GTP结合蛋白ARL2，通过体外报告基因实验及体内蛋白检测，确认为miR-195的直接下游。功能上，我们发现ARL2的过表达可以抑制miR-195引起的凋亡，从而证明ARL2为miR-195引起凋亡功能的直接效应下游。同时，我们还发现ARL2的RNA干扰表型与miR-195过表达引起凋亡的表型是一致的。最后，我们发现miR-195和ALR2的表达水平在神经毒素paraquat的作用下分别上升和下降，提示两者可能参与了paraquat引起的凋亡途径中。综上所述，我们证实了miR-195在神经前体细胞中通过抑制下游靶基因ARL2的蛋白水平，从而行使促凋亡功能。这一发现可能对解析神经毒素引起的细胞凋亡途径提供新的研究思路。