EZH2介导组蛋白甲基化修饰调控MDSC富集在炎症性肠病中的作用及机制研究

Myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) play an important role in the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD), however, its regulatory mechanism remains poorly understood. Elucidation the molecular mechanism is crucial to accelerate the development of effective drugs. Our previous study found that inhibition of enhancer of zeste homolog 2 (EZH2) histone methyltransferase activity alleviates experimental intestinal inflammation by promoting MDSC generation. Given the results of RNA microarray, we proposed that EZH2 may inhibit JAK2/STAT signaling pathway or methylate genes that related to MDSC generation through its methyltransferase activity, inhibits the differentiation of hematopoietic stem cells into MDSC, promotes the differentiation of MDSC, and thus limits MDSC enrichment. In the present project, we will determine the effect of EZH2 enzyme’s activity on MDSC generation in several IBD models. Additionally, by EZH2 conditional knockout mice, signal pathway inhibition and Chip-Seq methods, we aim to clarify the underlying molecular mechanism. We also use clinical samples to further verify the above phenomena and mechanism. This project will provide not only new insight into the regulatory mechanism of MDSC generation during IBD, but also new targets and strategies for the prevention and therapy of IBD.

髓系来源抑制性细胞（MDSC）在炎症性肠病（IBD）发病中扮演重要角色，但其调控机制不清，阐明该机制对加速IBD有效药物研发意义重大。我们前期研究发现，在肠炎发生发展过程中抑制EZH2活性，能通过增加MDSC数量缓解实验性IBD进展。进一步结合RNA芯片结果，申请者提出科学假说：在肠炎状态下，EZH2可能通过其组蛋白甲基转移酶活性调控JAK2/STAT信号通路和/或甲基化MDSC分化发育相关基因，抑制造血干细胞向MDSC分化、促进MDSC向下游分化，进而调控MDSC富集。本项目拟通过多种IBD模型，明确EZH2介导组蛋白甲基化修饰调控肠炎状态下MDSC富集的现象；利用EZH2条件敲除鼠、信号通路抑制及Chip-Seq等方法，阐明EZH2调控肠炎鼠MDSC富集的分子机制，并通过临床样本验证。通过本项目的研究，不但能从全新角度阐释肠炎环境下MDSC生成的调控机制，也将为IBD防治提供新策略。

炎症性肠病（IBD）是一个世界性健康难题，患病率逐年攀升,患者生活质量差,且可导致炎症相关结直肠癌风险增加2至8倍之多。然而,目前临床上治疗IBD的药物却不令人满意，因此，急需开发新的安全有效的治疗策略。Zeste增强子同源物2（EZH2）是一种重要的组蛋白甲基化修饰酶，在诸如恶性肿瘤、炎症等多种疾病发病过程中发挥关键调控作用。然而，EZH2在IBD发生发展中的作用及机制目前却罕有报道。本项目通过：1.构建DSS诱导的IBD模型，检测IBD患者及动物模型肠道样本中EZH2表达，发现IBD患者及动物模型样本中EZH2表达均升高；抑制EZH2甲基转移酶活性或使用慢病毒转染降低EZH2表达可有效缓解DSS诱导的小鼠肠炎，证实了EZH2在炎症性肠病发生发展中的重要调控作用。2.体内抑制肠炎鼠EZH2活性，我们发现小鼠肠道、骨髓、外周血、脾脏中 MDSC的比例和数量明显升高；通过体外诱导肠炎鼠骨髓造血干细胞/MDSC细胞分化，证实EZH2调控肠炎鼠MDSC 富集的主要机制为抑制造血干细胞向MDSC分化，而非促进MDSC 向下游分化成熟。3.通过跨上皮电阻分析、流式细胞计数、蛋白质印迹分析等方法，发现炎症环境下抑制EZH2可有效减轻肠上皮细胞凋亡，提高肠上皮屏障功能。4.通过条件性基因敲除、通路阻断实验、染色质免疫共沉淀等方法，证实EZH2可通过其组蛋白甲基转移酶活性直接抑制肠上皮细胞中JAK2/STAT信号通路活化，进而促进肠炎状态下肠上皮细胞凋亡，加重肠道屏障功能损伤。本项目较全面揭示了EZH2通过其组蛋白甲基转移酶活性促进肠炎发生发展的机制：一方面，EZH2抑制肠炎状态下骨髓造血干细胞向MDSC分化，减少了肠道中炎症保护性的MDSC富集；另一方面，EZH2通过直接抑制肠上皮细胞中JAK2/STAT信号通路活化，加重了肠粘膜屏障损伤，最终加重肠道炎症，促进IBD进展。我们的研究将为IBD，乃至炎症相关结直肠癌的防治提供具有高临床转化价值的新靶点。