[发明专利]CDC20在间充质干细胞成骨向分化中的应用

说明书

本发明涉及CDC20在间充质干细胞成骨向分化过程中的应用。发现CDC20具有正向调控间充质干细胞成骨功能的作用，提供了CDC20在促进间充质干细胞成骨向分化过程中的应用依据，并鉴定出其对NF‑κB活性亚单位p65经蛋白酶体途径降解的作用机制。为有针对性的运用小分子化合物抑制靶蛋白活性，在骨再生的分子治疗方面提供了全新的理论和实验依据。

技术领域

本发明涉及干细胞技术领域，特别涉及CDC20在间充质干细胞成骨向分化过程中的应用。

背景技术

由创伤、先天畸形、感染和肿瘤所导致的骨缺损需要进行骨组织再生重建。随着人口的老龄化，骨缺损再生修复的需求越来越大。近年来间充质干细胞联合组织工程学技术促进组织再生的应用成为前沿且重要的科学问题。人间充质干细胞是骨组织工程技术中极具吸引力的一种成体干细胞来源，在口腔颌面部各种骨缺损修复和骨再生治疗中具有重要的应用价值和良好的应用前景。人间充质干细胞具有向骨，软骨，脂肪，肌肉，肌腱等组织分化的潜力，许多临床前和临床研究显示人间充质干细胞是干细胞组织工程中产生新骨的重要种子细胞。深入研究人间充质干细胞成骨向分化的机制，阐明在此过程中发挥关键作用的生物分子，对快速高效开启人间充质干细胞成骨向分化，诱导骨再生具有重要意义。

间充质干细胞成骨向分化是一个复杂的过程，多种转录因子，信号通路及表观遗传调控因素均在这一过程中发挥重要的作用，精确控制细胞命运。近年来，越来越多的研究证据表明，泛素蛋白酶体系统对骨再生具有重要调控作用。泛素蛋白酶体系统是细胞内蛋白质降解的主要通路，对维持细胞及整个生物体的正常供能具有重要作用。目前对于泛素蛋白酶体系统在骨稳态中作用的研究多涉及泛素连接酶，阐明泛素连接酶在骨形成过程中的作用及其分子生物学机制具有重要意义。

丝裂原调控子20(CDC20)是一个细胞周期检查点的调控因子，是泛素连接酶APC/C复合体的激活因子，在有丝分裂的G1期和M期扮演重要的角色。活跃的APC/C复合体包括至少16个单独的亚单元，包括共同激活蛋白CDC20和CDH1，它们包括C-box,KILR,IR区域，与APC/C的核心相结合。许多研究报道了CDC20在脑发育，纤毛解体和调节细胞凋亡中的生物学功能，且CDC20在许多癌症中表达升高，与肺、膀胱、结肠、乳腺癌和口腔鳞状细胞癌的不良预后相关，但CDC20对骨形成的作用尚不清楚。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了CDC20在间充质干细胞成骨向分化过程中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了CDC20在制备促进间充质干细胞的成骨向分化和/或骨组织再生功能的增强剂中的应用。

在本发明的一些具体实施方案中，所述间充质干细胞包括人骨髓来源间充质干细胞。

在本发明的一些具体实施方案中，CDC20促进碱性磷酸酶活性。

在本发明的一些具体实施方案中，CDC20增强成骨相关的转录因子RUNX2，OCN的表达。

在本发明的一些具体实施方案中，CDC20通过促进NF-κB通路下游基因调节间充质干细胞成骨向分化。

在本发明的一些具体实施方案中，CDC20通过降解NF-κB p65调节间充质干细胞成骨向分化。

本发明发现了一个关键的成骨向分化增强剂---CDC20。CDC20过表达能够增强间充质干细胞成骨向分化能力。本发明揭示了CDC20对人间充质干细胞命运选择的调控作用，并探索泛素化修饰调控干细胞定向分化的具体分子生物学机制；一方面为研发小分子化学工具调控干细胞定向分化提供全新的作用靶点，另一方面为以干细胞为基础的骨组织工程技术的临床转化应用奠定坚实基础。CDC20基因促进剂可以用于加速间充质干细胞成骨向分化，从而克服细胞移植来源少的问题。在各种刺激如炎症，感染作用下，NF-κB通路激活，CDC20可以通过降解NF-κB p65调节间充质干细胞成骨向分化，利于炎性状态下骨愈合。