miRNA在大骨节病软骨损伤中的作用及干预研究

For the scientific issues on the unknown molecular damage pathways and lack of effectively blocking approaches of environmental risk factors of Kashin-Beck disease(KBD), using molecular epidemiology, cell biology and animal experiment technologies, this project will study the role and intervention targets of miRNA-mediated gene and protein expression regulation in T-2 toxin/low selenium-induced cartilage lesions, and explore new miRNA intervention-based approach for preventing and treating KBD. The main contents include:(1) identifying KBD cartilage lesions related miRNAs and their regulatory genes and proteins using miRNA expression chip and integrated analysis of multi-omics; (2) clarifying the roles and intervention targets of KBD related miRNAs in T-2 toxin/low selenium-induced cartilage lesions using chondrocyte culture and miRNA intervention; (3) evaluating the efficacy and safety of miRNA intervention for blocking T-2 toxin/low selenium-induced articular cartilage lesions using animal experiment. This project aims to study the novel hypothesis of "T-2 toxin/low selenium-miRNA-abnormal expression of cartilage lesions related genes and proteins" pathogenic pathway, to provide scientific basis for clarifying the role of miRNA in KBD cartilage lesions,and revealing the molecular pathways of T-2 toxin/low selenium-induced cartilage lesions, to provide targets for developing novel miRNA intervention-based approaches for preventing and treating KBD.

针对大骨节病环境危险因素损伤软骨的分子途径未明，缺乏有效阻断方法的科学难题，采用分子流行病学、细胞生物学和动物实验技术，研究miRNA介导的基因、蛋白表达调控在T-2毒素、低硒诱导软骨损伤中的作用及干预靶点，探索miRNA干预防治大骨节病新方法。内容包括：（1）采用miRNA表达芯片和多组学数据整合分析鉴定大骨节病软骨损伤相关miRNA及其调控基因、蛋白；（2）采用软骨细胞培养和动物实验技术确定大骨节病相关miRNA在低硒、T-2毒素诱导软骨损伤中的作用及干预靶点；（3）采用miRNA干预技术阐明低硒、T-2毒素通过miRNA诱导软骨细胞损伤的关键分子途径及其调控机制。本项目集中研究新的"T-2毒素、低硒-miRNA-软骨损伤相关基因、蛋白表达异常"的分子致病途径假说，为明确miRNA在大骨节病软骨损伤中的作用，阐明T-2毒素、低硒诱导软骨损伤的分子途径提供科学依据，为研发大骨节病防治新方法提供靶点。

大骨节病是一种地方性、慢性骨关节病。我国是世界上大骨节病分布地区最广，病人最多，病情最重的国家。阐明大骨节病的发病机制是控制乃至消除大骨节病危害的根本途径。然而，大骨节病环境危险因素体内损伤软骨的分子途径迄今未明，尚缺乏有效阻断方法。近期研究发现microRNA介导的基因表达调控在骨关节病的发病机制中发挥重要作用。另外，研究表明毒素、营养等外环境因素作用可导致microRNA表达异常。然而microRNA介导的基因表达调控在T-2毒素诱导大骨节病软骨细胞损伤中的作用仍不清楚。基于近期国际最新研究进展和课题组预实验结果，本项目提出大骨节病环境危险因素作用后诱发microRNA介导的软骨损伤相关的基因表达调控异常，进而诱发大骨节病软骨发育障碍、软骨细胞过量凋亡、软骨基质破坏和关节炎症的大骨节病发病机制新假说。.本项目采用microRNA表达谱芯片和生物信息学分析技术，比较了大骨节病、原发性骨关节炎和正常对照的全基因组microRNA表达谱，发现大骨节病患者的microRNA表达谱与骨关节炎、正常对照存在显著差异，筛选出140个在大骨节病和正常对照关节软骨中差异表达的microRNA分子及其目标调控基因、蛋白；采用软骨细胞培养、RT-PCR、Western-Blot、基因转染和动物实验等技术鉴定出ADAM12、MMP13、ATG4C、COMP等多个与T-2毒素诱导大骨节病软骨细胞损伤相关的关键基因和蛋白，明确了microRNA介导基因表达调控异常在大骨节病软骨损伤中发挥重要作用，筛选出的大骨节病软骨异常表达的microRNA及ADAM12、MMP13、ATG4C、COMP等大骨节病相关基因、蛋白，为阐明T-2毒素等环境危险因素诱导大骨节病软骨细胞损伤的分子机制，开发有效干预措施提供了新的重要科学依据。.本项目共发表标注本项目资助的SCI论文20篇，参加国际学术会议2人次并做大会报告，参加国内学术会议2人次并做分会报告。项目部分成果获得2017年度陕西省科学技术奖二等奖。