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间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)因其取材方便,且可以通过自体和异体移植用于治疗多种疾病,因而成为再生医学应用研究中最为广泛的成体干细胞之一。由于体内MSCs数量有限,所以移植前需通过体外扩增培养获得足量细胞。然而,随着MSCs体外培养传代次数的增加,其增殖能力和分化能力显著下降并伴随衰老特征的出现,导致MSCs数量和质量下降,严重影响其移植的治疗效果,因此MSCs复制性衰老成为限制其临床应用的瓶颈。本论文针对MSCs体外扩增的衰老问题,以人脂肪来源间充质干细胞(hAD-MSCs)为模型,旨在揭示MSCs复制性衰老的新机制及干预手段。
本论文首先通过分析GEO芯片数据筛选出MSCs体外传代过程中的差异表达基因,发现MSCs衰老过程中组蛋白甲基转移酶SETD7的表达水平显著升高。然后以SETD7为主要研究对象,通过体外连续传代培养验证SETD7在MSCs传代过程中的表达变化。进一步通过小分子抑制其活性,发现MSCs衰老进程减缓,且能在一定程度上维持其细胞增殖及分化能力。最后,以其腱系分化能力为例,在体内大鼠原位髌腱缺损模型中,验证抑制MSCs细胞中的SETD7活性能有效维持其肌腱系分化能力(肌腱相关基因及蛋白的表达、细胞外基质的分泌),并且能促进肌腱再生修复。
本研究的发现为解释MSCs体外培养出现的细胞衰老问题提供新的分子机制,为延缓细胞衰老提供了潜在的靶点。
本论文首先通过分析GEO芯片数据筛选出MSCs体外传代过程中的差异表达基因,发现MSCs衰老过程中组蛋白甲基转移酶SETD7的表达水平显著升高。然后以SETD7为主要研究对象,通过体外连续传代培养验证SETD7在MSCs传代过程中的表达变化。进一步通过小分子抑制其活性,发现MSCs衰老进程减缓,且能在一定程度上维持其细胞增殖及分化能力。最后,以其腱系分化能力为例,在体内大鼠原位髌腱缺损模型中,验证抑制MSCs细胞中的SETD7活性能有效维持其肌腱系分化能力(肌腱相关基因及蛋白的表达、细胞外基质的分泌),并且能促进肌腱再生修复。
本研究的发现为解释MSCs体外培养出现的细胞衰老问题提供新的分子机制,为延缓细胞衰老提供了潜在的靶点。