抑癌基因Pdcd4调控间充质干细胞向成骨分化在骨髓瘤骨病中的作用及其机制研究

Myeloma bone disease (MBD) is the most important clinical manifestations of multiple myeloma (MM), which is due to the imbalance between osteogenesis and osteolysis. Bone marrow mesenchymal stem cells (BMMSCs) in bone marrow microenvironment can differentiate into osteoblasts under certain conditions. Our preliminary study found that the osteogenic differentiation ability of BMMSCs decreased, and the expression of Pdcd4 downregulated, while the expression of DKK1 upregulated in patients with MBD. And the expression of Pdcd4 in the process of osteogenic differentiation of normal BMMSCs was increased, while the expression of DKK1 was decreased. We assumes that Pdcd4 promotes the osteogenic differentiation of MSCs by down-regulating the expression of DKK1, which participated in the pathogenesis of MBD. Based on the previous studies, we will study the relationship between the impaired osteogenic differentiation of BMMSCs in MBD patients and Pdcd4, and the mechanism of down-regulation of Pdcd4 expression; the effect of Pdcd4 down-regulating DKK1 on osteogenic differentiation of BMMSCs and its mechanism; the role of Pdcd4 regulating osteogenic differentiation of BMMSCs in MBD using the Pdcd4 knockout mouse model. This study will reveal the effect and molecular mechanism of Pdcd4 in pathogenesis of MBD, and provide new intervention targets and lay the theoretical foundation to MBD treatment.

骨髓瘤骨病（MBD）是多发性骨髓瘤（MM）最重要的临床表现，主要由成骨溶骨失衡所致。骨髓微环境中的间充质干细胞（BMMSCs）在特定条件下可分化为成骨细胞。我们前期研究发现：MBD患者BMMSCs成骨分化能力降低；抑癌基因Pdcd4表达下调而抑制成骨的关键蛋白DKK1上调；此外，正常BMMSCs成骨分化过程中Pdcd4表达上调而DKK1下调，推测Pdcd4可能通过调控DKK1表达影响BMMSCs向成骨分化，参与MBD的发生。本课题拟在前期研究的基础上进一步研究MBD患者BMMSCs成骨分化受损与Pdcd4的关系及Pdcd4表达下调的机制；研究Pdcd4下调DKK1影响BMMSCs成骨分化及其相关机制；利用Pdcd4敲除鼠模型进一步研究Pdcd4调控BMMSCs成骨分化在MBD中的作用。本研究旨在揭示Pdcd4在MBD发病机制中的作用及其分子机制，为MBD治疗提供新的干预靶点及奠定理论基础。

PDCD4基因为公认的抑癌基因，近期发现其在免疫反应中发挥调节作用，前期研究发现PDCD4敲基因小鼠出现肥胖现象，故将Apoe-/-小鼠和PDCD4-/-小鼠杂交获得纯合子，研究PDCD4在动脉粥样硬化发生过程中的作用，在前期研究的基础上，在本基金的支持下，发现PDCD4缺失小鼠T细胞亚群比例发生改变，并探讨机制认为是PDCD4调节协调刺激分子的表达所致，本部分研究了PDCD4在调节免疫反应中所发挥的作用，为进一步了解PDCD4调节免疫反应的功能奠定了基础。为了研究PDCD4在MM患者MSC中的作用，我们首先研究了MM患者MSC生物学功能的改变，研究发现其分泌炎性因子IL-6和MIP-1α水平增加，而IDO表达下降，探讨机制认为可能与其端粒长度有关。我们进一步检测了MM患者MSC中PDCD4的表达明显上调，且PDCD4缺失后MSC的成骨分化能力增加，说明PDCD4调控了MM患者MSC的向成骨细胞分化的过程，使其发生骨质破坏。进一步对正常MSC中PDCD4的表达进行了敲减，进行了RNA芯片分析，需要差异表达基因，以确定PDCD4的下游调控基因，经验证发现PDCD4可能通过GSK-3β/β-catenin通路调控MSC向成骨细胞的分化。本课题按预期计划获得了部分研究成果，后根据实验结果调整研究方向，发表SCI论文2篇，申请发明专利1项。本课题的研究为我们进一步以PDCD4为靶点进行基因修饰的MSC治疗MM的动物实验及临床试验奠定了良好的基础。