microRNA-199b通过JAG1调控iPS向内皮细胞分化及其在血管内皮损伤修复中的机制研究

Finding a suitable cell source for endothelial cells (ECs) for cardiovascular regeneration is a challenging issue for regenerative medicine. In the project we describe a novel mechanism regulating induced pluripotent stem cells (iPS) differentiation into ECs, with a particular focus on miRNAs and their targets. We first established a protocol using collagen IV and VEGF to drive the functional differentiation of iPSs into ECs and compared the miRNA signature of differentiated and undifferentiated cells. Among the miRNAs overrepresented in differentiated cells, we focused on microRNA-199b and studied its role in iPS differentiation. Overexpression of microRNA-199b in pre-differentiated iPSCs induced EC marker upregulation and in vitro and in vivo capillary formation; accordingly, inhibition of microRNA-199b produced the opposite effects. Results of the study would help to better understand the biological mechanisms underlying ECs differentiation and injury-induced neointima formation, and could provide a new strategy for therapeutic intervention in atherosclerosis and postangioplasty restenosis.

诱导iPS细胞定向分化为各种血管细胞进而参与血管的损伤修复是近年来血管性疾病以及再生医学的研究热点，而其定向分化的机制一直来是研究瓶颈。本课题将在前期研究基础上：1）从正负两个效应方面深入探讨miR-199b在iPS细胞向ECs定向分化过程中的细胞生物学功能；进一步探索并验证其靶基因，同时观察miR-199b与其潜在靶分子的相互作用关系并初步构建miR-199b/靶基因交互作用的分子网络。2）在小鼠股动脉导丝损伤模型的基础上通过局部输注含有miR-199b模拟物或GFP对照的慢病毒载体以实现血管损伤局部miR-199b的高表达，从在体水平验证miR-199b对其相应靶基因的调控作用及其对血管损伤后新生内膜形成的影响。本项目的实施，将为深入认识iPS定向分化ECs的分子机制提供新的理论依据, 并为开辟针对AS及血管成形术后再狭窄等血管增殖性疾病。

从诱导多能干细胞(iPSs) 获得内皮细胞(ECs)的能力拥有巨大的个性化医疗和干细胞治疗的潜能。本项目旨在更好的理解干细胞定向分化为ECs的复杂分子信号通路，进而引导干细胞分化并促进组织再生。我们从正负两个效应方面深入探讨miR-199b在iPSs向ECs定向分化过程中的细胞生物学功能过程中的细胞生物学功能；进一步探索并验证其靶基因，同时观察miR-199b与其潜在靶分子的相互作用关系并初步构建miR-199b与靶基因交互作用的分子网络。在研究iPSs定向分化ECs的分子机制中,我们发现miR-199b参与其中，检测到miR-199b表达的大幅度增加。靶基因检测发现miR-199b靶向作用于JAG1,并通过转录因子STAT3导致VEGF的转录激活和分泌。机制研究中，发现miR-199b对内皮细胞调控作用能够被JAG1所抵消，体内成血管实验我们也验证了miR-199b能够调节VEGF表达和具有促血管生成的能力。本研究表明了miR-199b在iPS细胞定向分化为血管细胞的过程中的崭新的角色，通过调节关血管生成信号途径的关键分子,miR-199b发挥了细胞表型转换调节器的作用。这将为开辟针对AS及血管成形术后再狭窄等血管增殖性疾病新的治疗方法作出有益的实践探索。