LncRNA OIP5-AS1,GAS5在室间隔缺损中对心脏发育相关信号通路基因的 调控机制研究

Epigenetics research shows that lncRNA plays an important role in cardiovascular development. Combining arraystar lncRNA microarray, bioinformatics analysis and validation by sample addition , we discovered that lncRNA OIP5-AS1,GAS5 as well as three heart development related signaling pathway genes c-fos, MEF2C and HES1 were down-regulated in cardiac tissues of VSD. This differential expression was also demonstrated with VSD-iPS derived cardiomyocytes. According to reliable preliminary results, lncRNA OIP5-AS1, GAS5 may be regulate the expression of three heart development related targets by ceRNA mechanism. The expression of lncRNA OIP5-AS1, GAS5 in VSD may be controlled by H3K27me3 modification in promoter region and the activity of mTOR signaling pathway. Here, we will explore the regulation mechanism of lncRNA OIP5 - AS1, GAS5 to three heart development related signal pathway genes and the key factors that control lncRNA OIP5 - AS1, GAS5 expression from ceRNA regulation mechanism，epigenetics and mTOR signal pathway. This research may provide valuable theoretical support for the mechanism studies of VSD, as well as important intervention targets for VSD clinical treatment.

表观遗传学研究表明lncRNA在心血管发育系统具有重要调控作用。我们通过lncRNA芯片检测，生物信息学分析及扩大样本验证，发现lncRNA OIP5-AS1，GAS5与心脏发育相关靶基因c-fos，MEF2C，HES1在VSD患者心肌组织及其iPS向心肌分化模型中表达均下调。根据前期可靠的预实验结果，lncRNA OIP5-AS1，GAS5可能通过ceRNA机制调控心脏发育相关信号通路基因的表达进而参与VSD的发生，其在VSD中异常表达可能与启动子区H3K27me3修饰及mTOR信号通路活性有关。我们将从ceRNA调控、组蛋白修饰、mTOR信号通路等方面入手，探讨lncRNA OIP5-AS1，GAS5对心脏发育相关信号通路基因的调控作用以及影响其在VSD中异常表达的关键机制，为VSD发病机制基础研究提供科学依据和线索，并为其临床治疗提供合适的干预靶点。

本课题旨在利用前期建立的VSD患者iPS向心肌分化模型，从ceRNA调控、组蛋白修饰、mTOR信号通路等方面入手，探讨lncRNA OIP5-AS1，GAS5对心脏发育相关信号通路基因的调控作用以及操纵其在VSD中异常表达的关键机制，揭示lncRNA OIP5-AS1，GAS5在VSD发生发展中的作用机制，为VSD发病机制研究提供理论依据和线索，并为VSD的临床治疗干预提供合适的靶点。按照原定计划，我们先是构建了lncRNA OIP5-AS1，GAS5 的稳转iPS细胞株，在其向心肌细胞诱导分化过程中操纵lncRNA OIP5-AS1，GAS5的表达，观察对心肌细胞分化效率及心脏发育相关信号通路基因c-fos，MEF2C，HES1表达的影响。发现与对照组相比，下调lncRNA OIP5-AS1，GAS5的表达后，心肌细胞分化效率减低，同时c-fos和MEF2C的表达亦下调。进一步，我们探讨了lncRNA OIP5-AS1，GAS5的ceRNA调控机制，发现miRNA-23与lncRNA GAS5及MEF2C有共同的结合位点，成功构建出miRNA-23的过表达及抑制表达的稳转VSD-iPS细胞株，将其向心肌细胞诱导分化，发现miRNA-23过表达时，心肌细胞分化效率减低，MEF2C的表达水平下调。紧接着，我们又探讨了lncRNA OIP5-AS1，GAS5在VSD患者心肌组织中异常表达的上游调控机制，发现：VSD-iPS源性心肌细胞中lncRNA OIP5-AS1启动子区H3K27me3甲基化水平明显高于对照组，JUND基因可能是调控lncRNA OIP5-AS1的关键调控因子；lncRNA GAS5在VSD患者心肌组织中低表达会受到mTOR信号通路的影响。另外，课题实施过程中申请人成功构建了VSD患者尿液源性iPS细胞系和向心肌细胞高效分化模型，可为心血管疾病发病机制研究和新的临床治疗手段的开发提供良好的细胞模型。而且，我们意外发现在VSD合并心衰患者循环血浆中异常表达的尿酸和鞘磷脂两个代谢小分子可能通过lncRNA MEG3/miR-7-5p/EGFR调控机制，影响心肌细胞自噬，为VSD合并心衰的机制研究及新的临床干预靶点的开发提供了理论参考依据。