转录因子ZEB1介导间质上皮转化促进视网膜再生的研究

Retinal degenerative diseases result in loss of retinal cells, visual impairment and even blindness. Stem cell replacement brings hope for retinal degenerative diseases, however to date many restraints still exist for prepare and clinic application of stem cells. Amphibian retinal Müller cells have stem cell properties, however mammal retinal Müller cells stay quiescent. Therefore activating the domestic stem cell factors in Müller cells and observing the underlying mechanism become imperative for treatment of retinal degenerative diseases. Mesenchymal epithelial transition propels adult somatic cells reprogram into stem cells and is considered as a pivotal step for inducing stem cells. Transcription factor ZEB1 is a strong regulator for mesenchymal epithelial transition and plays an important role in somatic cell reprogramming. We found out that ZEB1 also induces mesenchymal epithelial transition in Müller cells and elevates expression of stem cell factors, thereby we speculate that ZEB1 activates Müller cells stem cell properties through mesenchymal epithelial transition and possibly regenerates the retina. This project intends to set up in vitro studies for regulation of ZEB1 expression, at the aim to induce mesenchymal epithelial transition, activate the inner stem cell factors and reprogram Müller cells into retinal stem cells. We will investigate the mechanism for ZEB1 in retinal regeneration through in vivo study.

视网膜退行性病变可引起视网膜细胞的凋亡，导致视力受损甚至致盲。干细胞为视网膜退行性病变的治疗带来曙光，但目前干细胞的制备和临床应用仍受到诸多制约。视网膜Müller细胞在两栖类动物可发挥干细胞作用，但在哺乳类动物中却处于静止状态，因此激活Müller细胞的内源性干细胞因子，发现其干细胞形成的新机制是当务之急。间质上皮转化能够促进成体细胞发生重编程，是诱导成体干细胞形成的中心环节。转录因子ZEB1是间质上皮转化强有力的调控因子，在成体细胞重编程形成干细胞中扮演重要角色。研究发现，ZEB1在Müller细胞中也能介导间质上皮转变并使干细胞因子表达升高，故推测ZEB1可能通过间质上皮转化激活Müller细胞的干细胞特性并恢复其视网膜再生的能力。本项目拟在体外实验中通过调控ZEB1介导间质上皮转化从而启动Müller细胞的内源性干细胞因子，同时行体内实验探讨ZEB1在视网膜再生中的作用机制。

视网膜退行性病变所致的视力受损甚至致盲迄今仍无有效的临床解决方法。干细胞移植被用于治疗视网膜退行性病变，但目前干细胞的制备和临床应用仍受到诸多制约。视网膜Müller细胞在两栖类动物可发挥干细胞作用，但在哺乳类动物中却处于静止状态，因此激活Müller细胞的内源性干细胞因子是研究的关键所在。间质上皮转化能够促进成体细胞发生重编程，是诱导成体干细胞形成的中心环节。转录因子ZEB1是间质上皮转化强有力的调控因子，在成体细胞重编程形成干细胞中扮演重要角色。研究发现，ZEB1在Müller细胞中也能介导间质上皮转变并使干细胞因子表达升高，故推测ZEB1可能通过间质上皮转化（MET）激活Müller细胞的干细胞特性并恢复其视网膜再生的能力。本项目在小鼠体外研究发现ZEB1表达量降低的Müller细胞可表达E-cadherin且干细胞性因子OCT4、NANOG、c-MYC、CD44表达升高。在Müller细胞中进行染色质免疫沉淀实验，发现ZEB1能够结合到E-cadherin的启动子上，进一步验证了ZEB1可作为E-cadherin的上游因子直接对其进行调控进而诱导间质上皮转化。在干细胞培养下，ZEB1表达量降低的Müller细胞可发生形态转变，表现为紧密排列，小颗粒状的干细胞样改变，而对照组Müller细胞不发生这种变化。将ZEB1表达量降低的Müller诱导干细胞进行定向分化后，可表达神经细胞标记物TUBB3及光感受器标记物RHO。因此，我们推测在Müller细胞中，ZEB1可以通过诱导MET激活干细胞基因，促使Müller来源的干细胞形成。同样，我们在人视网膜Müller细胞中也发现降低ZEB1的表达能够诱使干细胞基因的表达水平升高以及干细胞集落形成的能力增强。在小鼠体内实验中，通过向rd10视网膜退行性病变小鼠以及视网膜损伤小鼠模型中行视网膜下细胞移植，我们观察到上述诱导干细胞对视网膜损伤的有修复能力，具体表现为视网膜中视锥视杆细胞层的修复以及在视网膜厚度的改善。本项目以ZEB1诱导MET为切入点，以Müller细胞获得干细胞特性为突破口，开展ZEB1在视网膜干细胞形成中的生物学功能和分子机制研究，将Müller细胞来源的干细胞用于治疗视网膜退行性病变中，具有重要的临床意义和应用前景。