环状RNA circRBM23调控骨髓间充质干细胞成骨成脂分化的机制研究

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研究背景和目的骨髓间充质干细胞(Bone marrow Mesenchymal Stem Cells,BMSCs)的成骨分化能力减弱,成脂分化能力增强,是骨质疏松症的重要发病机制之一。环状RNA(circular RNA,circRNA)可在生物体内稳定存在,并可通过“分子海绵”作用特异性吸附微小RNA(micro RNA,miRNA)调节BMSCs分化潜能。最近多项研究证实,circRNA在骨质疏松症中存在差异表达,在其疾病进程中可能发挥着重要作用。本课题拟通过研究circRNA在BMSCs分化调控中的作用和机制,从而为骨质疏松症提供新的诊疗靶点。方法1、利用qRT-PCR技术检测骨质疏松患者及健康对照人群血液标本中感兴趣circRNA表达水平,选用circRBM23作为后续研究靶点。2、利用成骨及成脂分化诱导培养基,对BMSCs进行成骨、成脂诱导分化,收集不同诱导时间段的细胞提取RNA,利用qRT-PCR技术分析其中circRBM23表达情况。3、利用sanger测序检测circRBM23特异性成环位点;琼脂凝胶电泳检测其成环特性;使用RNase R酶评估circRBM23稳定性;利用核浆分离实验与荧光原位杂交(Fluorescent In Situ Hybridization,FISH)实验分析 circRBM23 亚细胞定位情况。4、在稳定过表达/沉默circRBM23的BMSCs细胞株及对照细胞株中,应用CCK8实验、平板克隆形成实验、EdU染色、划痕实验、茜素红S染色、油红O染色、qRT-PCR等实验检测circRBM23对BMSCs增殖、迁移、成骨成脂分化等能力的影响。5、利用生物信息学分析预测circRBM23潜在下游结合microRNA(miRNA),依据评分结果,选取miR-338-3p作为下游靶点;利用双荧光素酶报告基因实验和RAP实验检测两者结合关系;采用FISH实验观察两者共定位关系。6、利用Rescue实验探究miR-338-3p对circRBM23功能的影响;Western blot检测下游靶点RUNX2蛋白表达水平。7、通过双侧卵巢切除术建立去势小鼠模型,向去势小鼠骨髓腔中注射过表达circRBM23的BMSCs及对照细胞,利用microCT、免疫组化及H&E染色,体内评估circRBM23对BMSCs成骨、成脂分化能力的影响。研究结果1、circRBM23在骨质疏松患者中低表达,其表达水平随BMSCs成骨诱导分化时间增加而增加,随BMSCs成脂诱导分化时间增加而减少。2、circRBM23主要定位于细胞质中,其具备环状RNA相关特性。3、过表达circRBM23可促进BMSCs增殖、迁移及成骨分化能力,抑制其成脂分化能力,沉默circRBM23后效果相反。4、circRBM23可与miR-338-3p直接结合并抑制miR-338-3p对RUNX2蛋白翻译的阻遏作用。5、过表达miR-338-3p可逆转过表达circRBM23造成的生物学影响。研究结论1、circRBM23在骨质疏松症患者中低表达,其表达水平与BMSCs成骨分化水平正相关,与成脂分化水平负相关。2、circRBM23可在体内、体外水平均促进BMSCs的成骨分化,抑制其成脂分化。3、circRBM23可通过吸附miR-338-3p,上调RUNX2蛋白表达量,最终对BMSCs的成骨成脂分化产生影响。
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