[發明專利]TGFBI作為調控間充質干細胞成骨分化的標志物的應用

在審

• 申請號: 202010130427.9
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111269942A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 張毅;劉偉江;李培;劉元林;李雪;王洋;白海濤;于豐實
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
• 主分類號: C12N15/867
• 分類號: C12N15/867;C12N15/90;C12N15/12;C12N5/10;A61K45/00;A61K31/7088;A61P39/06;A61P3/04;A61P19/10;A61P19/08
• 代理公司: 北京慧尚知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11743
• 代理人: 吉海蓮

本發明公開了TGFBI在制備調控間充質干細胞成骨分化的產品中的應用。本發明人通過實驗發現人臍帶來源的間充質干細胞分泌的TGFBI基因可以調節間充質干細胞成骨分化；具體地，利用慢病毒轉染技術將合成的TGFBI慢病毒導入傳代培養后的人臍帶來源的間充質干細胞，通過敲低TGFBI基因使得成骨細胞分化成熟的早期標志物堿性磷酸酶(ALP)和成骨細胞分化成熟的晚期標志物骨橋蛋白(OPN)的表達顯著上調，從而促進huMSC成骨分化能力。

技術領域

本發明涉及生物醫藥技術領域，具體涉及TGFBI作為調控間充質干細胞成骨分化的標志物的應用。

背景技術

間充質干細胞(mesenchymal stem cell,MSC)是一種存在于多種組織(如骨髓、臍帶血和臍帶組織、胎盤組織、脂肪組織等)、具有多向分化潛力的非造血干細胞，是一種能夠分化為包括脂肪和骨骼在內等多個間質組織的多源細胞。

MSC作為脂肪細胞和成骨細胞的祖細胞，能夠維持其良好的平衡分化。大量體外試驗證實脂肪誘導因子抑制了成骨細胞的形成，反之，成骨誘導因子抑制了成脂細胞的形成。一些化學、物理和生物因素可以調控MSC的微環境，促進成脂細胞及成骨細胞之間的平衡分化。這些因素觸發了不同的信號通路，激活轉錄因子，調控MSC的分化。脂肪成骨平衡的失調與一些病理生理過程有關，如衰老、肥胖、骨質疏松、骨化病和骨質疏松癥。近年來對MSC分化的調控越來越受到人們的關注。對其外界影響的因素及其調控的信號通路展開了研究，從而調控了MSC向成脂細胞的分化能力，維持成脂及成骨細胞的分化平衡。TGFBI基因(transforming growth factor-βinduced gene,TGFβi)也稱為big-H3，首次發現是在A549肺腺癌細胞形成的基因克隆。TGFBI基因所表達的產物被稱為角膜上皮蛋白(keratoepithelin,KE蛋白)，由683個氨基酸組成。TGFBI基因蛋白是由N-末端分泌信號，四個FAS1同源內部區域及C端RGD區域組成。TGFBI廣泛分布于細胞質及細胞核，是TGF-β誘導的一種分泌蛋白。它與膠原蛋白結合，形成細胞外基質的一部分，并與細胞表面的整合素相互作用。TGFBI作為一種雙功能蛋白，能夠在一些功能紊亂的細胞中，調控細胞外基質與細胞間的粘連與遷移，通過調控細胞微管組織影響細胞周期，從而發揮作用。TGF-β調控TGFBI的表達，在高糖及TGF-β刺激下，TGFBI可以在平滑肌細胞、角質細胞、星形細胞、近端小管上皮細胞等幾類細胞中產生。我們通過基因轉錄測序發現，TGFBI在MSC中高表達，已有研究證明，骨髓來源的MSC可以誘導小鼠體內造血干細胞及祖細胞(hematopoietic stemandprogenitor cell,HSPC)中TGFBI的表達，影響HSPC的遷移及分化能力。HSPC細胞中TGFBI的表達降低，將影響該細胞的穩定與遷移分化能力。

堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)，是反應骨組織中分解代謝水平的一種標志酶，在鈣化中起著關鍵作用。鈣離子在ALP作用下沉積于膠原上，完成基質礦化過程，骨組織是通過骨基質鈣化而形成，而骨基質由成骨細胞合成、分泌；在基質開始鈣化時，成骨細胞的ALP活性最高，在鈣化接近結束時活性則最低，其活力在一定程度上反映成骨細胞的分化程度和功能狀態。ALP活性增強是成骨細胞分化成熟的重要標志。ALP是成熟成骨細胞的標志酶之一，其主要作用為水解有機磷酸酶，啟動鈣化。其活性的增加反映了成骨細胞成熟的程度增高。

骨橋蛋白(osteopontin，OPN)是一種磷酸纖維化的糖蛋白，又被稱為骨基質蛋白，含有豐富的天冬氨酸和絲氨酸殘基，經對比分析發現人OPN與不同種屬動物之間具有中度同源性，都具有特異性保守序列(包括7～10個連續的ASP序列、信號肽序列、RGD序列、酪氨酸激酶磷酸化識別序列等)，通過這些基序OPN與不同分子相互作用介導多種多樣的生物學功能，如骨的礦化、吸收和形成、癌癥的發生和進展等。

發明內容

本發明目的之一在于提供一種調控間充質干細胞成骨分化的靶點及其間充質干細胞成骨分化的產品中的應用。