lncRNA H19调控DP细胞毛囊诱导功能的机制研究

Early-passage dermal papilla (DP) cells have the ability to induce hair growth in vivo. However, the ability is lost on further culture. It is well-known Wnt signaling pathway plays crucial roles during hair-follicle induction ability. Our research found: lncRNA H19, most associated with Wnt signaling pathway, was significantly differentially expressed in DP4/DP10 cell groups. Moreover, WIF1 which is related to hair induction deregulation presented most remarkably differential expression. The recent research showed lncRNAs regulated Wnt/β-catenin signaling pathway by means of WIF1. Based on these results, first, we plan to induce high/low expression of lncRNA H19 in cultured DP cells to study its influence on Wnt signaling pathway. Second, RIP and ChIP with RNA pulldown are applied to detect the mechanism of lncRNA H19 in controlling WIF1 to regulate Wnt signaling pathway. Last, DP induction ability is observed in vivo and in vitro when regulating the expression of lncRNA H19. Therefore the results will demonstrate the hypothesis that lncRNA H19 plays an important role in maintaining DP cell induction ability by epigenetic modification of WIF1. This study will be beneficial to exploring drugs restoring the DP cell induction ability, and thus provides a new idea of treating hair loss.

研究已证实低代毛乳头（DP）细胞可以诱导毛囊再生，高代则无此能力。我们知道，Wnt信号通路在DP细胞诱导毛囊再生中起关键作用。我们前期研究发现：低代DP细胞中和Wnt通路最密切相关的lncRNA H19表达水平明显升高，而WIF1表达水平则显著下调。最近研究显示，lncRNAs通过对WIF1的表观遗传学修饰调控Wnt信号通路。本课题组拟在此基础上，在细胞模型中采用RNA干扰/过表达、RT-PCR、RIP、ChIP等实验技术，明确lncRNA H19通过WIF1调控Wnt信号通路的分子机制，并进一步通过体内外毛囊诱导模型观察lncRNA H19对DP细胞毛囊诱导功能的影响，从而证实“lncRNA H19通过WIF1调控Wnt信号通路维持DP细胞诱导功能”的假说，其结果将为利用低/高代数DP细胞差异RNA的分析，开发恢复DP细胞诱导功能药物，治疗脱发性疾病提供新的思路。

研究表明位于毛囊底部的低代毛乳头（DP）细胞可以诱导毛囊再生，高代则无此能力。因此，研究低/高代DP细胞毛囊诱导能力的差异分子机制，可以为开发恢复DP细胞诱导功能药物，治疗脱发性疾病提供重要思路。目前，长链非编码RNAs在众多生理和病理过程中发挥重要作用。本研究通过基因芯片在表现为毛囊诱导能力差异的低/高代DP细胞进行lncRNAs和mRNAs的差异表达分析，结合生物信息学技术，筛选出差异表达明显、与Wnt信号通路密切相关的lncRNA H19作为研究靶点，结合过表达、分子生物学、形态学、蛋白印迹、免疫荧光等技术，证实：1.不同年龄来源的头皮标本DP细胞均存在低/高代毛囊诱导功能差异，年龄越大，失去毛囊诱导功能的DP细胞代数越低。2.与高代数DP细胞相比，低代数DP细胞中lncRNAH19表达明显升高。3.过表达lncRNAH19后，发现细胞质中β-catenin无改变，而细胞核中β-catenin明显增加，Wnt通路转录活性明显增强。4.过表达lncRNAH19后，发现miR-29a显著升高，而其靶基因DKK1、SFRP2、KREMEN2等Wnt通路的抑制因子明显下调。4.RNA pull down质谱鉴定结果显示在人DP细胞中，有97个蛋白与H19有特异性结合，其正调控miR-29a的机制与甲基化启动子相关。5.稳定过表达H19，培养传代至6代，仍可表现多层聚集性生长，裸鼠背部皮肤注射稳定过表达H19的DP4细胞可以诱导裸鼠背部毛发长出。6.稳定过表达H19传代后的DP4细胞注射，上调miR-29a的表达，靶基因DKK1、SFRP2、KREMEN2蛋白有不同程度的下调。7.新生毛囊Wnt信号通路关键因子β-catenin、Wnt3a、LRP6、LEF-1表达明显增加，TCF3表达轻度上调。我们的研究明确了lncRNAH19调控DP细胞Wnt信号通路的活化从而调节其毛囊诱导功能的机制。其结果为开发恢复DP细胞诱导功能的药物，促进毛囊再生，治疗临床脱发性疾病提供新的思路和重要的实验依据。