FEZF2抑制促DRG神经元轴突再生的作用及机制

The peripheral nervous system (PNS) has an intrinsic capacity to regenerate on its own. Deciphering the molecular mechanisms underlying nerve regeneration following rat sciatic nerve transection contributes to identifying the triggers and regulators of nerve regeneration. Dorsal root ganglia (DRG) neurons spontaneously undergo robust neurite growth after axotomy. In preliminary experiments, we (1) systematically screened mRNA profiling in couple with miRNA profiling in DRGs neuron during neurite outgrowth in vitro,(2) performed functional investigation by using in vitro cell model, and noted that FEZF2 inhibition markedly promoted neurite outgrowth.In this project, we are going to search for the downstream factor that could be regulated by FEZF2, and to explore the molecular mechanisms of miR-204-3p promoting regenerative outgrowth of DRG neurons by targeting FEZF2. Moreover, we also plan to investigate the impact of FEZF2 inhibition in an in vivo model by intrathecal injection with AAV5 to determine whether the exposure to FEZF2 shRNA or miR-204-3p could enhance axon growth. We believe that the oncoming findings may aid to developing a new route to stimulate intrinsic neurite growth in peripheral nerve regeneration.

神经元内在再生能力的激活是周围神经损伤再生的关键因素，我们通过损伤后能再生和部分恢复功能的坐骨神经来寻找维持神经元存活、促进神经再生的关键调控分子。利用体外模型培养不同时间点大鼠DRG神经元，模拟轴突损伤再生，系统性分析、功能验证得到轴突再生过程中的关键差异基因FEZF2。同时发现其存在转录后调控，结合生物信息学分析，找到了调控FEZF2的非编码小RNA miR-204-3p。本课题将进一步明确FEZF2抑制促进DRG神经元突起再生的作用及其下游机制，以及阐明miRNA-204-3p靶向FEZF2参与神经元功能的调节；鞘内注射针对FEZF2的AAV5型干扰病毒、过表达miR-204-3p的AAV5病毒、miR-204-3p病毒联合过表达FEZF2 编码区的AAV5病毒，用人工组织神经移植物桥接修复大鼠缺损坐骨神经，在体观察轴突再生和神经修复的效果，探讨FEZF2作为新靶点的应用价值。

成年哺乳动物的中枢神经系统再生能力相当有限，中枢神经损伤常导致永久性神经功能障碍。而外周神经系统受损轴突则具有一定的再生能力，损伤后外周神经可以恢复部分功能。最新研究表明，中枢神经系统神经元轴突再生障碍主要是因为其内在的再生能力不足，其次与受伤神经元所处的再生抑制环境有关。因此，充分理解中枢和外周神经损伤和再生的分子机制对提高神经功能修复至关重要，有重大基础和潜在的临床价值。视神经夹伤和坐骨神经夹伤是常见的研究中枢和外周神经再生的模型。目前已证实的转录因子有即早基因c-Jun、CREB、STAT3、ATF3和p53等。.我们发现：1）通过体外培养大鼠背根神经节神经元不同时间点，模拟轴突损伤再生，经系统性分析、功能验证得到抑制轴突再生的关键转录因子FEZF2；2)进一步探讨了其下游靶基因-长链非编码RNA GAS5的功能，通过Cas9技术构建条件性敲除FEZF2和GAS5小鼠，结合RNA pull-down以及RIP实验，明确了外周神经损伤修复中FEZF2通过GAS5进而调控Vimentin，参与神经再生刺激信号传递的具体过程；3)同时建立了AAV2/9在DRG神经元内高效表达Cre的病毒系统以及坐骨神经和视神经透明化技术；4)发现FEZF2促进损伤后中枢视神经节神经元存活，但对视神经突起再生没有影响。深入研究其中的差别和机制，有助于从新的角度阐明神经损伤修复机制，为中枢和外周神经损伤的研究和治疗提供新的思路。