——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
近日,中科院生物物理所劉光慧研究組聯(lián)合北京大學(xué)湯富酬研究組、中科院動(dòng)物所曲靜研究組,首次揭示了YAP-FOXD1通路在人干細(xì)胞去衰老及骨關(guān)節(jié)炎基因治療中的作用及分子機(jī)制,為延緩人類衰老、防治衰老相關(guān)疾病提供了新的潛在靶點(diǎn)。相關(guān)研究論文已在PLoS Biology在線發(fā)表。
細(xì)胞衰老和干細(xì)胞耗竭作為機(jī)體衰老的重要標(biāo)志,是驅(qū)動(dòng)老年疾病發(fā)生發(fā)展的重要因素。骨關(guān)節(jié)炎是一種常見的衰老相關(guān)疾病,其發(fā)病率隨年齡增長而逐漸增加。伴隨衰老,關(guān)節(jié)內(nèi)的多種細(xì)胞,如軟骨細(xì)胞、滑膜細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞均發(fā)生細(xì)胞衰老及功能退化。其中,間充質(zhì)干細(xì)胞的衰老被認(rèn)為是骨關(guān)節(jié)炎發(fā)病的重要誘因之一。因此,研究干細(xì)胞衰老的機(jī)制并尋找應(yīng)對策略對于骨關(guān)節(jié)炎的治療具有重大意義。
劉光慧對《中國科學(xué)報(bào)》表示,Hippo信號(hào)通路在發(fā)育和細(xì)胞命運(yùn)決定中發(fā)揮重要作用,轉(zhuǎn)錄共激活因子YAP是該通路的核心蛋白。研究人員首先利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)和定向分化技術(shù)產(chǎn)生YAP特異性敲除的人胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞。YAP缺失的人間充質(zhì)干細(xì)胞表現(xiàn)出嚴(yán)重的加速衰老表型,提示YAP在維持人成體干細(xì)胞年輕態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
通過進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),YAP的新型靶基因FOXD1介導(dǎo)YAP缺失引起細(xì)胞衰老。YAP及其目標(biāo)轉(zhuǎn)錄因子TEAD共同作用于FOXD1基因的啟動(dòng)子區(qū)域并激活FOXD1轉(zhuǎn)錄。更為重要的是,復(fù)制性衰老、生理性衰老以及病理性衰老的人間充質(zhì)干細(xì)胞均伴隨著YAP和FOXD1蛋白表達(dá)的下調(diào);而過表達(dá)YAP或FOXD1均可有效延緩人間充質(zhì)干細(xì)胞的衰老。
小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步證明,YAP或FOXD1蛋白的過表達(dá)作為骨關(guān)節(jié)炎基因治療方案的可行性和有效性。以慢病毒載體為基因?qū)朊浇?,研究人員將編碼YAP或FOXD1蛋白的慢病毒注射到患有骨關(guān)節(jié)炎的小鼠的關(guān)節(jié)腔內(nèi)。數(shù)周的YAP或FOXD1基因治療均可顯著降低關(guān)節(jié)軟骨中衰老細(xì)胞的比例,有效抑制關(guān)節(jié)軟骨退化及關(guān)節(jié)腔炎癥,從多個(gè)方面顯著改善骨關(guān)節(jié)炎的病理表型。
該研究結(jié)果首次確立了YAP-FOXD1“年輕通路”對于人干細(xì)胞去衰老及骨關(guān)節(jié)炎治療的關(guān)鍵性作用。這是繼近期劉光慧團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞“年輕因子”CBX4后,骨關(guān)節(jié)炎基因治療領(lǐng)域的又一次突破。這些研究結(jié)果均證明通過基因?qū)敫杉?xì)胞“年輕化(去衰老)”因子治療骨關(guān)節(jié)炎的可行性,為骨關(guān)節(jié)炎等衰老相關(guān)疾病的干預(yù)提供全新的解決方案,具有潛在的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。
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