长链非编码RNA TUG1调控牙周膜干细胞成骨分化及组织再生的研究

Functional regeneration of tooth and periodontal tissue is a major challenge in clinic. Periodontal ligament stem cells (PDLSCs)-mediated regeneration of tooth and periodontal tissue has provided therapeutic strategies for the replacement of a diseased or damaged tooth. We previously found that microRNA 21(miRNA-21) plays a vital role in osteogenic differentiation and tissue regeneration of PDLSCs. Thus, we identified long non-coding RNA TUG1 (lncRNA-TUG1) related to miRNA-21 as a potential influential factor during the osteogenic differentiation of PDLSCs.In this project, we will use human PDLSCs as in vitro model and experimental swine periodontic bone defect as in vivo model to study the effect of lncRNA-TUG1 on the osteogenic differentiation of PDLSCs and tissue regeneration, and try to elucidate the mechanism by which lncRNA-TUG1 regulates the osteogenic differentiation and tissue regeneration. This study might demonstrate the regulatory mechanism of lncRNA-TUG1 during PDLSCs-mediated tissue regeneration and provide further evidence for stem cell-mediated tissue regeneration.

牙齿及牙周组织生物再生是临床亟待解决的难题之一。课题组前期将牙周膜干细胞用于牙齿及牙周组织再生，取得了良好的效果；同时，发现抑制miRNA-21可以促进牙周膜干细胞成骨分化及组织再生。长链非编码RNA（LncRNA）可以结合miRNA影响其负性调控作用，因此，我们筛选出与miRNA-21相关，在牙周膜干细胞成骨向分化中差异明显的LncRNA-TUG1。在此基础上，本课题进一步研究LncRNA-TUG1对牙周膜干细胞成骨分化的影响；将过表达或沉默LncRNA-TUG1的牙周膜干细胞，回植于小型猪牙周炎骨缺损区，研究LncRNA-TUG1对组织再生的影响；并探讨LncRNA-TUG1调控牙周膜干细胞成骨分化及组织再生的机制。通过本研究有望阐明牙周膜干细胞介导组织再生中lncRNA-TUG1的调控功能，为通过调控牙齿干细胞促进口腔组织再生提供进一步的理论和实验依据。

牙周组织再生是口腔医学研究的重点之一。人牙周膜干细胞（PDLSC）是一类来源于牙周韧带组织的间充质干细胞；也是一组具有自我复制和多向分化潜能的多能干细胞。它发挥多项分化潜能，尤其是成骨分化能力，可形成新生牙周组织。多项实验证据证实，探究 PDLSCs 成骨向分化的调控机制可为口腔临床骨再生、修复及正畸的牙周改建提供重要的临床价值。 .长链非编码 RNA（lncRNA）是哺乳动物基因组转录合成的一类长度超过200bp、不具备编码蛋白功能的RNA。随着二代基因测序技术的广泛应用，通过对某些特异性表达 lncRNA 的具体分析研究，发现lncRNA在生物学的许多领域都发挥重要作用，是人类疾病发生、发展和防治的重要调节剂。.课题组前期体内外实验证实miRNA-21可以通过靶向调控因子Smad5的表达，进而调节 PDLSCs 成骨分化进程。基于miRNA和lncRNA存在潜在互作关系，我们利用生物信息学手段预测与miRNA-21相关的lncRNA，并通过qRT-PCR技术验证和筛选出差异表达最明显的 lncRNA---牛磺酸上调基因1（TUG1）。LncRNA-TUG1是一种广泛分布于人体各组织细胞中的 lncRNA，目前研究主要体现在肿瘤发生过程。然而，lncRNA-TUG1在人 PDLSCs成骨向分化过程中的表达水平、功能作用及分子调控机制尚未见报道。.本研究首先通过分离培养的PDLSCs成骨诱导，证实其具备成骨分化能力。根据早期 miRNA-21的相关结果，用生物信息学手段，结合lncRN可通过作为miRNA的“诱饵”，调控相关miRNA在细胞活动中的表达这一作用机理，筛选出在PDLSCs成骨向分化过程中差异表达明显的lncRNA-TUG1。为了深入探究lncRNA-TUG1 如何参与和影响 PDLSCs 成骨向分化，我们采用慢病毒载体构建沉默表达lncRNA-TUG1的稳定细胞模型，并经过成骨向诱导培养，比对正常培养和病毒转染后培养的PDLSCs其多项成骨指标的表达差异；利用生物信息技术、qRT-PCR、Western blot 等筛选技术，探寻lncRNA-TUG1调控 PDLSCs成骨分化的潜在靶蛋白，分析lncRNA-TUG1与靶蛋白之间存在的相关关系；最后利用基因干扰转染技术对潜在靶蛋白进行敲减，以明确lncRNA-TUG1调控牙周膜干细胞成骨分化的分子机理。