KLF2促进骨髓间充质干细胞自我更新和多能性维持的分子机制研究

Bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) have shown great therapeutic potential in clinical trials; however, loss of self-renwal and pluripotency due to culture senescence is a major factor limiting their application. Understanding the physiology of stem cell selfrenewal and pluripotency, and identifying the molecular mechanism that regulate these processes, are critical to future advances in tissue and organ regeneration. As indicated by preliminary study, we find KLF2 may play a a role in proliferation and pluripotency of MSC. To investigate the further molecular mechanism of KLF2 on MSC self-renewal, an overexpression or siRNA study in MSC is performed, and then Colony-Forming Unit Fibroblast Assay and differentiation assay are taken to evaluate the crucial role of KLF2 in MSC self-renewal. After that, immunofluorescence assay,ChIP and luciferase assay were performed to analysis the relationship between KLF2 and OCT4 and clarify KLF2 can regulate MSC self-renewal by activate the transcription of OCT4. This reseach will contribute to understanding the molecular regulators of MSC self-renewal and promoting the progress of the translation of preclinical observations to clinical success in stem cell research.

骨髓间充质干细胞因具有自我更新和多向分化能力而在组织工程和临床治疗上具有巨大的应用前景。然而目前MSC在体外扩增和临床应用中仍存在自我更新能力逐渐丧失的困扰。因此，了解和认识调控间充质干细胞自我更新和多能性维持的分子机制已成为当前MSC研究中的热点和难点。通过前期研究基础，我们发现KLF2转录因子可能与MSC增殖和多能性相关。为进一步探索KLF2调控MSC自我更新的分子机制，我们拟通过在hBMSCs过表达或敲除KLF2，观察KLF2对MSC的集落形成能力及分化能力的影响，鉴定KLF2是MSC自我更新和多能性维持的关键因子。同时，通过免疫荧光技术，染色质免疫共沉淀及双荧光素酶试验分析KLF2与干性基因OCT4的关系，阐明KLF2转录因子通过调节OCT4的转录来维持MSC自我更新的分子机制，为了解认识MSC在体外扩增中保持自我更新提供可能的调节机制，为应用MSC于干细胞治疗提供必要的理论依据。

骨髓间充质干细胞因具有自我更新和多向分化能力而在组织工程和临床治疗上具有巨大的应用前景。然而目前MSC在体外扩增和临床应用中仍存在自我更新能力逐渐丧失的困扰。因此，了解和认识调控间充质干细胞自我更新和多能性维持的分子机制已成为当前MSC研究中的热点和难点。通过前期研究基础，我们发现KLF2转录因子可能与MSC增殖和多能性相关。为进一步探索KLF2调控MSC自我更新的分子机制，我们主要通过在hBMSCs过表达或敲除KLF2，观察KLF2对MSC的集落形成能力及分化能力的影响，鉴定KLF2是MSC自我更新和多能性维持的关键因子。同时，通过染色质免疫共沉淀试验分析KLF2与干性基因FGFR3的关系，阐明KLF2转录因子通过调节FGFR3的转录来维持MSC自我更新的分子机制。研究结果表明KLF2对骨髓间充质干细胞的增殖及分化能力具有重要的影响；过表达KLF2之后，骨髓间充质干细胞增殖及分化能力明显出现增强；过表达及KLF2之后，可以促进骨髓间充质干细胞的三项分化能力；过表达KLF2及敲除之后，通过克隆形成试验发现对骨髓间充质干细胞的增殖具有促进作用；经过筛选，初步确定了KLF2的下游基因FGFR3;检测了FGFR3的敲除效率，效果较好，而在敲除FGFR3之后hMSCs的增殖分化能力出现下降；通过克隆形成实验，hMSCs在FGFR3敲除之后的增殖能力出现下调；在FGFR3敲除的条件下，hMSCs的成骨及成脂能力也有所下降；通过蛋白质免疫共沉淀技术发现了KLF2与FGFR3的启动子片段有明显的结合。这些研究为我们以后了解认识MSC在体外扩增中保持自我更新提供可能的调节机制，也为应用MSC于干细胞治疗提供必要的理论依据。