基于转录组测序技术的间充质干细胞调控鹿茸快速生长机制研究

Velvet antler astonishing growth rate has been a hot spot in the study of biology. To research and regulate antler growth center stem cell systematic is the effective methods.This study tries to sequence different growth period, different parts of the organization pilose antler, to analyses differences of gene expression with bioinformatics methods, to screen cell proliferation and differentiation related growth factor and transcription factor and combined with molecular biology. To study the control factor of velvet antler mesenchymal stem cells, and reveals the regulation effects of these factors in the antler fast growth process function relationship. The study on the system and fully reveal antler fast growth mechanism has important theoretical significance and practical significance. In the meantime, to solve and improve the clinical medical related cartilage and bone tissue and the treatment of diseases have important guiding significance.

鹿茸惊人的生长速度一直是生物学研究的热点问题，对鹿茸生长中心干细胞的调控进行系统和深入的研究，是揭示鹿茸快速生长机制的有效方法。本研究拟通过对不同生长时期、不同部位的鹿茸组织进行转录组测序，采用生物信息学方法进行差异基因表达分析，筛选与细胞增殖和分化相关的生长因子和转录因子，结合分子生物学、细胞生物学等手段研究这些调控因子对鹿茸间充质干细胞的调控作用，有望揭示这些因子在鹿茸快速生长过程中的作用。本研究对系统和全面地揭示鹿茸快速生长的物质基础与机制具有重要的理论意义和现实意义。课题的研究成果，对于解决和完善临床医学相关的软骨及骨组织疾病的治疗具有重要的指导意义。

鹿茸是鹿科动物特有的附属器官，可以周期性地进行脱落和再生，其惊人的生长速度一直是生物学研究的热点问题，本项目针对不同生长时期的鹿茸顶端组织，利用转录组测序技术及生物信息学分析方法，进行差异基因表达分析；结合细胞生物学技术和方法，筛选与鹿茸间充质干细胞增殖分化相关的生长因子和转录因子，进而从分子和细胞水平揭示鹿茸间充质干细胞调控机制。具体结果如下：.1）通过采集样品，利用改良的TRIzol法提取合格的鹿茸尖端组织总RNA，建立了不同生长时期不同部位的转录组数据库及跟快速生长期及骨化期差异数据库并利用qPCR方法对随机挑选的差异表达基因进行检测， 结果显示qPCR表达趋势与转录组数据一致。.2）选取约20d左右二杠初期的头茬鹿茸，进行了鹿茸软骨细胞和间充质干细胞制备与培养，并在此基础上建立了鹿茸软骨细胞和间充质干细胞稳定的传代培养体系。.3）利用所建立的转录组数据库及差异数据库筛选出多种调控鹿茸快速生长的相关生长因子、转录因子，通过对鹿茸不同生长时期转录组进行差异表达基因分析，共筛选出10,027条差异表达基因；结合GO功能富集分析及KEGG代谢通路富集分析，进一步筛选出18种转录因子、17种生长因子、16种细胞外基质基因及27 种与软骨细胞增殖、分化以及肥大等与鹿茸生长密切相关基因，其中包括胸腺素β4，利用基因工程的手段构建梅花鹿胸腺素β4原核表达载体。.4）以鹿茸间充质干细胞为研究对象，检测对Tβ4基因沉默或外加Tβ4蛋白对间充质干细胞存活和增殖能力的影响以及对ILK/AKT信号转导通路的调控，探讨Tβ4基因沉默或外加Tβ4蛋白与间充质干细胞存活的关系，为进一步研究Tβ4通过激活ILK促进间充质干细胞存活作用机制提供理论支持和实验依据。结果表明Tβ4可以促进鹿茸间充质干细胞存活，其机制为Tβ4激活ILK，进而活化AKT，促进下游CyclinD1的表达。此研究为后续鹿茸快速生长机制研究奠定基础。