mDia1调控MDS干细胞增殖、凋亡及迁移的机制研究

骨髓增生异常综合征（Myelodysplastic syndrome, MDS ）是常见的异质性恶性血液病，其致病机制不清楚。mDia1作为一种重要的细胞骨架调节蛋白，可调控细胞骨架动态重组和细胞增殖、凋亡、迁移等重要生物学过程。我们在前期工作中发现mDia1基因敲除小鼠产生了类似人类MDS的表型，如骨髓增生异常活跃、粒系细胞病态"造血"、凋亡细胞增加、伴外周血一系或三系细胞减少；且mDia1缺失小鼠的MDS样表型可通过造血干细胞移植传递、再现到受体动物中。本项目将借助mDia1基因敲除小鼠这一疾病模型，探讨MDS造血干细胞增殖、凋亡、迁移等特性。通过观察mDia1对Wnt/β-catenin 通路的调控作用，力图阐明MDS造血干细胞恶性转化的机制， 以期进一步了解MDS发病机制，为诊断及治疗MDS寻找更为有效的分子靶点提供思路及理论依据。

mDia1（mammalian diaphanous related formin 1）是重要的细胞骨架调节蛋白，定位于人染色体5q3.1。前期对mDia1-/-小鼠造血系统表型的鉴定发现，mDia1基因敲除小鼠类似人MDS表型，如脾肿大伴髓外造血、骨髓增生异常活跃、髓系细胞“病态造血”、凋亡细胞增加、一系或三系外周血细胞减少。其他实验室也报道证实mDia1-/-小鼠可作为可靠的MDS动物模型 ，认为mDia1通过调节细胞骨架动态重组，参与抑癌基因网络单位影响造血细胞而导致5q-MDS。mDia1基因敲除小鼠MDS动物模型的建立，极大方便了对MDS HSC生物特性及功能的鉴定。在青年科学基金支持下，申请者全面鉴定了mDia1基因敲除小鼠生物学表型，初步掌握了mDia1对 HSCs细胞周期、凋亡、迁移、归巢等基本生物学功能的调控。发现与正常HSCs自新能力相比，MDS HSCs在致死剂量射线照射的小鼠中重建造血功能显著降低；源自MDS小鼠骨髓的HSCs分化异常，显著朝向粒系分化，而朝向淋系分化功能缺陷；源自MDS小鼠的HSCs“归巢”能力降低，更多HSCs定位于脾脏及外周血中，启动异常造血（粒系增生及病态造血）；MDS小鼠骨髓内HSCs远离骨内膜骨髓“龛”，呈现异常定位；mDia1-/- HSC细胞周期加速，更多细胞摆脱“静息”态，由G0期进入G1期；mDia1-/- HSC凋亡功能亢进。我们进而比较了野生型及mDia1-/-HSCs细胞周期、凋亡相关基因表达谱。发现：mDia1-/-HSCs p21cip1/waf1 mRNA较野生型HSCs明显下降，与其细胞周期加速的生物学表型一致，提示p21cip1/ waf1在mDia1-/-小鼠干细胞中的调控作用。p21 cip1/ waf1是重要的细胞周期调控蛋白，参与细胞生长、分化、衰老及死亡，与肿瘤发生密切相关。我们研究发现p21cip1/waf1对维持HSCs “静息态”具有重要作用。此外，在mDia1-/- HSCs中，GSK3β（糖原合成酶激酶-3β，重要的丝／苏氨酸激酶）活性增强，提示其在调控MDS HSCs恶性转化中具有潜在的重要作用。以上结果表明，mDia1 可有效调控 WNT/β-catenin 通路中主要的激酶GSK3β及p21cip/waf1，在HSCs恶性转化的发生中具有潜在重要作用。