[发明专利]生长分化因子11在促进衰老间充质干细胞年轻化中的应用

说明书

本发明公开了生长分化因子11在促进衰老间充质干细胞年轻化中的应用，其特征在于，通过GDF11先年轻化自体包括脂肪干细胞在内的间充质干细胞，然后通过回输自体被年轻化的干细胞，从而提高骨密度；或者，通过静脉注射GDF11蛋白溶液，由此逆转年龄依赖性骨丢失。本发明提供的蛋白质分子GDF11在年轻化衰老的间充质干细胞中的应用，可用于逆转或延缓细胞和机体的衰老进程，可用于改善机体的代谢和免疫调节状态。

技术领域

本发明属于生物医药领域，涉及一种生长分化因子11(GDF11)在促进衰老间充质干细胞年轻化、在体内逆转年龄依赖性骨丢失，尤其是通过激活Smad2/3-PI3K-AKT-mTOR途径实现抗衰老作用中的应用。

背景技术

生长分化因子11(growth differentiation factor-11，GDF11)GDF11由407个氨基酸组成，是转化生长因子β(transforming growth factor-β,TGF-β)超家族中骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs)亚家族中的一员。GDF11在哺乳动物的骨骼、肾等多种器官组织上均有表达，除了与哺乳动物的抗衰老作用联系越来越紧密，GDF11在胚胎发育、骨骼和肌肉形成等方面也起着重要作用。相关研究已报道GDF11可以改善老年小鼠的心肌肥大现象、促进/抑制骨骼肌的形成、促进大脑血管再生和神经元的形成等。此外，GDF11增强了成年神经干细胞(NSC)的活性，并促进了老龄小鼠大脑中的血管生成。然而GDF11在衰老间充质干细胞中的分子调控机制是未知的。

间充质干细胞存在于骨髓、脂肪、脐带、外周血、牙龈等多种组织，具有分化为中胚层和外胚层谱系的能力。间充质干细胞可通过旁分泌等方式参与血管生成、组织修复等过程，是理想的种子细胞。目前，间充质干细胞已广泛应用于多种退行性和炎症相关疾病的临床治疗及研究中，如移植物抗宿主病、脊髓损伤、多发性硬化症、红斑狼疮、肌萎缩性侧索硬化症、器官纤维化、糖尿病性肾病等。然而，其临床应用存在一定的问题，间充质干细胞随着供体年龄的增长，或者体外培养细胞扩增次数的增加，干细胞增殖能力和分化潜能明显下降，细胞表现出衰老的状态，如成骨能力降低、细胞增殖缓慢、凋亡率增加、线粒体活性氧水平升高等，此外，与年轻细胞相比，年老细胞有非常不同的表观遗传状态，包括端粒的缩短，衰老标记物的增加(如H4K20me3,H2Ax)以及DNA甲基化水平的增加。

可见，研究GDF11促进间充质干细胞年轻化的调控机制将有助于深入理解衰老等疾病的生物学机理。促进体外培养间充质干细胞的年轻化将为衰老、心血管疾病、炎症等病症的治疗开拓新的前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生长分化因子11在促进衰老间充质干细胞年轻化中的应用。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

生长分化因子11在促进衰老间充质干细胞年轻化中的应用，通过GDF11先年轻化自体包括脂肪干细胞在内的间充质干细胞，然后通过回输自体被年轻化的干细胞，从而提高骨密度；

或者，通过静脉注射GDF11蛋白溶液，由此逆转年龄依赖性骨丢失。

优选的是，通过GDF11先年轻化自体间充质干细胞，然后通过回输自体被年轻化的干细胞，从而提高骨密度，包括：

用GDF11处理hMSCs(human MSCs)细胞，由此激活细胞中的Smad2/3-PI3K-AKT-mTOR信号通路，由此逆转间充质干细胞的衰老情况。

优选的是，用GDF11处理hMSCs细胞，由此激活细胞中的Smad2/3-PI3K-AKT-mTOR信号通路，具体包括：

在细胞培养液中加入GDF11重组蛋白因子；

GDF11激活细胞内Smad2/3-PI3K-AKT-mTOR信号通路通过和细胞表面TGF-beta受体家族成员特异性结合。