上海交大终身教授发表干细胞研究新成果

　　

生物通报道：来自中科院健康所，上海交通大学医学院的研究人员获得了干细胞生物学研究的热点——骨髓间充质干细胞成骨与成脂分化平衡调控机制方面的新成果，这一研究成果为积极预防和有效治疗以骨形成减少和脂肪异常增生为症状的疾病提供理论基础。这一研究成果公布在《J Cell Mol Med》杂志上。

领导这一研究的是上海交通大学医学院终身教授戴尅戎院士，戴尅戎院士通过医工结合有特色地发展了骨科学学科，在国际上首先将形状记忆合金用于医学领域，发明多种内固定和人工关节制品，用于人体内部，从而推动了形状记忆合金的医学应用。

在人类许多疾病中可以见到骨组织与脂肪组织“此消彼长”的现象。例如，在衰老、长期制动和大量使用皮质激素等情况下，骨形成的减少总是与骨髓中脂肪组织的增加相伴发生；患有进行性骨异生的病人在其脂肪组织内常发生异位骨化。由于成骨细胞和脂肪细胞共同来源于骨髓间充质干细胞，因此上述情况提示人们骨髓间充质干细胞成骨分化与成脂分化不是彼此孤立的过程，而是存在着相互制约的平衡关系。目前该领域已成为干细胞生物学研究的热点。

在这篇文章中，研究人员着眼于骨髓间充质干细胞成骨与成脂分化平衡，选择C/EBPα为靶基因，研究它在BMP-2诱导的C3H10T1/2细胞向成骨细胞定向分化和成骨-成脂转分化过程中的基因表达模式、基因表达调控机制和它对C3H10T1/2细胞成骨分化的调节作用。

结果显示，BMP-2诱导C3H10T1/2细胞向成骨细胞定向分化过程中C/EBPα表达量先上调后下调；过表达C/EBPα可以抑制BMP-2诱导的C3H10T1/2细胞的成骨分化；与早期相比，BMP-2诱导C3H10T1/2细胞向成骨细胞分化的末期细胞成脂分化潜能减弱，它是由于C/EBPα对成脂信号的可诱导性减弱造成的；与早期相比，BMP-2诱导C3H10T1/2细胞向成骨细胞分化的末期C/EBPα基因转录起始位点上游-1286bp/-1065bp区域呈现显著的DNA高甲基化和组蛋白H3、H4的去乙酰化；-1286bp/-1065bp区域的高甲基化不仅导致C/EBPα mRNA表达量下调，而且能使C/EBPα对成脂信号的可诱导性减弱。此项研究可以为积极预防和有效治疗以骨形成减少和脂肪异常增生为症状的疾病提供理论基础。

戴尅戎院士研究组还与中科院上海硅酸盐研究所常江教授合作，通过体外采用材料粉末抽提液培养骨髓间充质干细胞，发现在一定浓度下，镁黄长石粉末抽提液较同样浓度的β-三羟基磷灰石粉末抽提液，对骨髓间充质干细胞的增殖和其向成骨细胞的分化能力均有较大的提高。同时，体内兔股骨缺损修复实验同样也显示，镁黄长石支架材料较相同大小的β-三羟基磷灰石支架材料而言，具有更好的生物相容性和生物降解性。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The role of CCAAT/enhancer binding protein (C/EBP) alpha in osteogenesis of C3H10T1/2 cells induced by BMP-2.

The balance between osteogenesis and adipogenesis of MSCs is disrupted in various human diseases. Investigating the mechanisms that fine-tune this balance is of medical importance. Identification of potential target gene which can be used to study the relationship between them could be really helpful for this purpose. In the current study, we used C3H10T1/2 as model cells and through which two models of both osteogenesis induced by BMP-2 and transdifferentiation from osteogenesis to adipogenesis were established. We investigated the role of C/EBP alpha in these two systems. Then from epigenetic point of view, we elucidated the underlying molecular mechanisms preliminarily. The results showed that down-regulations of both C/EBP alpha expression and its inducibility in response to IFMD adipogenic hormonal cocktail were observed in terminal stage of osteogenesis of C3H10T1/2 cells induced by BMP-2. And overexpression of C/EBP alpha could lead to inhibition of osteogenesis differentiation and rescue attenuation of potential of adipogenic conversion in this process. Furthermore, we provided evidences that remarkable DNA hypermethylation and histone 3 and 4 hypoacetylation in -1286bp/-1065bp promoter region of C/EBP alpha were involved in both of down-regulations. Our data suggest that C/EBP alpha functions as regulator in the balance between osteogenesis and adipogenesis of C3H10T1/2 cells and may be a therapeutic target.

作者简介：

戴尅戎 中国工程院院士

男，福建省漳州市人。上海交通大学医学院终身教授。1955年毕业于上海第一医学院。1983-1984年在美国Mayo医学中心及研究生院任客座研究员。先后担任原上海第二医科大学附属第九人民医院教授、院长、临床医学院院长、骨科主任、骨与关节研究中心主任、上海市关节外科临床医学中心主任、教育部数字医学工程研究中心主任、世界华裔骨科学会会长、亚太人工关节学会会长、国际内固定学会理事及中国分会主席、国际多学科生物材料学会副主席、中华骨科学会副主任委员等职。

头衔：中国工程院院士，首届上海市发明家，‘97香港杰出中国访问学人、上海市医学荣誉奖、何梁何利基金科学与技术奖、上海市科技功臣等荣誉称号获得者。

研究方向：戴尅戎教授通过医工结合有特色地发展了骨科学学科。在国际上首先将形状记忆合金用于医学领域，发明多种内固定和人工关节制品，用于人体内部，从而推动了形状记忆合金的医学应用。在关节外科特别是人工关节方面作出创造性贡献，发展出多种具首创性的人工关节和骨折内固定装置，设计出计算机辅助个体化人工关节并实现产业化。在国内医院中首先建立骨科生物力学研究室，开展步态分析和骨结构、内固定等方面的生物力学研究。先后获国家发明二等奖、国家科技进步二、三等奖、国家教委、卫生部、上海市科技进步一、二、三等奖等28项奖励，获得授权及申请专利11项。