以端粒为靶点的抗氧化药物筛选和机制研究

Oxidative stress could change inflammatory signaling network to stimulate systemic inflammatory response and multiple organ failure. We found a new mechanism of oxidative damage that ROS induced telomere damage might cause inflammatory transcriptional reprogramming. Our previous experiments have shown that:(1)an original designed cell model that combined with telomeric heterochromatin properties and report gene can be used for high-throughput screening of drugs protects telomere function; (2)we used this model and found anti-oxidative drugs with telomere protection. We will further study:(1)whether the antioxidant effect of the drug is based on its role in protecting telomere structure and heterochromatic function; (2)how the drug protects against oxidative damage at telomeres, whether it is through the maintenance of telomeric heterochromatin in the dynamic regulation of transcriptional reprogramming to avoid ROS-induced inflammatory factors and cytokines over-expression; (3) we will verify the antioxidant drug in protecting telomere function in vivo via the zebrafish model of oxidative damage and telomere damage. We will use the following assay:southern-bolt、metaphase-PNA-FISH、immunofluorescence, Micro-array with RT-PCR methods. This project will contribute to the new mechanism of oxidative damage in molecular level and provide new idea for the treatment of critical ill patients. The telomere based screening model will favour to the explore of new antioxidant drugs and promote the secondary development of clinical drug.

传统观念认为氧化应激改变炎症信号网络，激发全身炎症反应和脏器衰竭。我们发现ROS介导的端粒损伤引发炎性转录重编程可能是氧化损伤的新机制。前期工作: 1) 原创性设计了以端粒异染色质属性结合报告基因的细胞模型；2）用该模型高通量筛选出保护端粒功能的抗氧化药物。本项目拟进一步证明：1）该药的抗氧化作用是通过保护端粒结构和异染色质功能实现的；2）上述药物保护端粒对抗氧化损伤的主要机制为：维护端粒的异染色质特性在转录重编程的动态调控，避免ROS介导炎症介质和细胞因子过度表达；3）在氧化损伤和端粒损伤的斑马鱼模型体内验证药物的抗氧化与保护端粒功能有关。上述研究将运用SOUTHERN-BLOT、有丝分裂中期染色体端粒功能、免疫荧光，Micro-array结合RT-PCR等方法。该项目将在分子水平阐明氧化损伤的新机制，为临床危重病治疗提供新思路。该端粒药筛模型有助于探索抗氧化新药，促进临床药物二次开发。

在本项目中我们建立了多种细胞和动物模型，包括：1）视网膜色素上皮细胞的氧化应激模型，探讨疾病发展过程中氧化损伤产物ROS通过染色体的“脆性位点”--端粒，介导炎症介质转录重编程和组织微环境改变，调控NF-ĸß、IL1B，IL13RA2，CXCR4等炎性因子过度表达，导致脏器功能损伤；2）运用CAS9-CRISP系统，建立了TRF2、PPP2R2C基因缺失的端粒和氧化损伤斑马鱼模型，初步探索了模型的氧化损伤表型和不同组织的损伤反应，探索模型用于抗氧化损伤药物筛选和证明抗氧化机制的可能性；3）以端粒的异染色质属性为理论依据，建立端粒为靶点药物筛选模型，高通量筛选出Chrysin、ICRF-193等药物，通过分子生物研究如免疫荧光、流式细胞仪结合端粒特异性探针标记、有丝分裂中期端粒形态和长度观察，共同证明该药物影响端粒结构和功能的机制，从源头上阻断氧化应激损伤，为维护组织微环境的稳定提供新思路，为阐明氧化应激损伤的转录重编程机制、探索机制明确的治疗氧化损伤的临床药物奠定基础；4）建立了从唾液细胞中检测端粒长度的方法，便于临床筛选端粒长度有变化的个体。该项目从端粒损伤角度深入研究氧化应激损伤的新机制，使我们对ROS介导的氧化损伤有一个更深刻的认识，即ROS的氧化损伤作用是由激活炎症介质或细胞因子的转录重编程造成的，其机制是由于ROS直接损伤了染色体的“脆性位点”--端粒，改变端粒的异染色质属性调控转录重编程动态平衡。.已发表(含接收1篇)标注本项目的文章共计12篇，其中SCI 文章6篇（5篇通讯作者，1篇第一作者，非通讯非第一作者文章1篇），核心期刊6篇（通讯作者）。培养青年骨干一名获得基金委优秀青年人才项目，及参与培养硕士研究生已毕业9名，博士研究生3名（在读）。获得国家专利一项。本课题的其他主要研究成果正在投稿国际影响力的杂志上（SCI>10）论著1篇，准备投稿1篇。.