椎间盘再生的细胞和分子调控机制

Identification and characterization of intervertebral disc progenitor cells are of great scientific and clinical interest. By establishing zebrafish intervertebral disc regeneration model, this project is aiming to identify the progenitors pivotal for intervertebral disc regeneration and study their cellular and molecular mechanisms. This project is divided into six parts: 1) Establishment of intervertebral disc injury and regeneration model in zebrafish. 2) Identification of intervertebral disc progenitor cells using our zebrafish regeneration model. 3) Characterization of molecular markers of intervertebral disc progenitor cells. 4) Cell behaviors of intervertebral disc progenitors during the injury and regeneration processes. 5) ENU forward genetic screen for the intervertebral disc regeneration mutants. 6) Roles and molecular mechanisms of mutated genes or other potentially important genes in intervertebral disc regeneration.

椎间盘再生的细胞来源和分子机制研究具有重要的基础研究和临床意义。本项目拟以斑马鱼为模式动物，通过建立斑马鱼椎间盘的损伤再生模型，致力于鉴定在椎间盘再生中新生椎间盘细胞的来源/椎间盘前体细胞，并揭示再生过程中椎间盘前体细胞发挥损伤修复功能的细胞行为和分子调控机制。本项目有以下六项研究内容：1）斑马鱼椎间盘损伤再生模型的建立；2）斑马鱼椎间盘再生来源细胞/椎间盘前体细胞的鉴定；3）斑马鱼椎间盘前体细胞特异性分子标记的的建立；4）斑马鱼椎间盘前体细胞在椎间盘损伤再生过程中的细胞行为研究；5）具有椎间盘再生缺陷的ENU正向遗传诱变筛选及致变基因的定位克隆；6）突变体致变基因及其它重要候选基因在椎间盘再生过程中的功能和作用机制研究。

椎间盘病变是严重影响人类生活质量的疾病之一，且目前对于椎间盘病变的治疗主要是对症治疗，所以椎间盘再生的细胞来源和分子机制研究具有重要的基础研究和临床意义。本项目以斑马鱼为模式动物，利用MTZ/NTR特异性损伤法建立了斑马鱼椎间盘重度损伤模型并验证了其损伤后组织学特征，发现椎间盘重度受损后出现异常矿化组织使前后椎骨紧密相连，椎间盘结构紊乱，在纤维环部位有大量细胞凋亡，与人椎间盘退变类似；另外利用共聚焦显微镜激光烧灼法对斑马鱼最后一个椎间盘区域进行损伤，建立了斑马鱼椎间盘部分损伤模型并且观察到修复再生的现象，此模型可以用来探索椎间盘再生的细胞来源和分子机制，为椎间盘病变的基础研究及临床治疗提供理论依据。