iScience︱济宁医学院附属医院陈明台团队揭示西达本胺调控骨髓间充质干细胞成脂分化的新作用

撰文︱张现宁，陈明台责编︱方以一，王思珍编辑︱杨彬薇

骨髓间充质干细胞（Bone marrow derived mesenchymal stem cells，BM-MSCs）是一群异质性的成体干细胞，具有自我更新和多向分化潜能，可在体外诱导向脂肪、成骨、软骨细胞分化。BM-MSCs及其衍生细胞也是组成骨髓微环境的重要细胞组分，在维持造血微环境的稳态平衡和骨重建中发挥着不可替代的作用[1-2]。BM-MSCs在骨髓中的分化是动态平衡的，当发生病理变化时，其更倾向于向脂肪细胞分化，即表现出“黄骨髓”[3]，与衰老、骨质疏松、肥胖、糖尿病以及再生障碍性贫血等血液系统疾病的发生密切。因此，深入认识并阐明BM-MSCs向脂肪细胞分化的机制并寻找调控其成脂分化的药物具有重要的理论和临床实际意义。

西达本胺（Chidamide）是一种口服类和选择性的组蛋白去乙酰化酶抑制剂，主要用于治疗复发及难治性外周T细胞淋巴瘤。目前西达本胺在其他血液系统疾病如急性髓系白血病、弥漫大B细胞淋巴瘤以及实体瘤乳腺癌中同样起到治疗作用[4]。作为国产抗癌药中的明星产品，对其适应症和作用机制的研究正在不断扩展。但是西达本胺对骨髓微环境和BM-MSCs分化的影响仍不清楚。

2023年2月15日，济宁医学院附属医院陈明台课题组在iScience在线发表了题为“Chidamide suppresses adipogenic differentiation of bone marrow derived mesenchymal stem cells via increasing REEP2 expression”的研究。揭示了西达本胺通过调控REEP2启动子区组蛋白乙酰化、上调REEP2表达进而抑制BM-MSCs向成脂分化的新功能，为西达本胺用于BM-MSCs成脂分化增强介导的骨髓微环境紊乱相关疾病的治疗奠定了理论和实验基础。

为了研究西达本胺对BM-MSCs分化的影响，研究者从志愿者体内分离出BM-MSCs进行培养，在诱导分化的同时加入不同浓度的西达本胺。从成脂分化marker表达水平和细胞染色结果表明西达本胺呈浓度依赖性的抑制BM-MSCs向成脂分化，同时促进其向成骨分化（图1A-C）。

图1 西达本胺抑制BM-MSCs向成脂分化

（图源：Zhang XN, et al., iScience, 2023）

随后研究者将研究聚焦在西达本胺抑制BM-MSCs向成脂分化的机制上面。通过表达谱芯片，研究者系统对比了BM-MSCs成脂分化前后以及西达本胺处理前后基因表达谱的变化。并通过西达本胺作为去乙酰化酶抑制剂，其主要作用是抑制组蛋白去乙酰化酶活性、增加组蛋白乙酰化水平并促进基因表达的原理，筛选了一批在成脂分化过程中下调但被西达本胺诱导上调的基因，并进一步通过mRNA和蛋白水平的实验验证，最终发现REEP2是变化最显著的基因。另外，ChIP实验也表明西达本胺处理可以明显增加REEP2启动子区H3K27和H3K9乙酰化水平。这些数据表明：REEP2是西达本胺作用的下游靶基因（图2A-F）。

图2 REEP2是西达本胺的下游靶基因

（图源：Zhang XN, et al., iScience, 2023）

为了进一步确定REEP2在BM-MSCs向成脂分化中的作用，研究者构建了REEP2基因的shRNA和过表达慢病毒载体。在体外诱导BM-MSCs向成脂分化过程中，证明了REEP2是成脂分化的负调控因子。随后，为了确定西达本胺是通过上调REEP2表达发挥抑制成脂分化的作用，研究者进行了二者的rescue实验：在BM-MSCs向成脂分化的过程中，加入西达本胺的同时抑制REEP2基因的表达。结果表明，当抑制REEP2基因的表达后，西达本胺抑制BM-MSCs向成脂分化的能力显著降低。因此推断出：西达本胺是通过上调REEP2表达抑制BM-MSCs向成脂分化（图3A-H）。

图3 西达本胺是通过上调REEP2表达抑制BM-MSCs向成脂分化

（图源：Zhang XN, et al., iScience, 2023）

图4 西达本胺调控BM-MSCs向成脂分化机制示意图

（图源：Zhang XN, et al., iScience, 2023）

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究揭示了西达本胺抑制BM-MSCs向成脂分化的新作用（图4）。西达本胺可以通过免疫调节、诱导肿瘤细胞凋亡等方式在血液系统疾病如淋巴瘤中表现出显著的疗效，而血液系统疾病通常伴随骨髓微环境的改变以及BM-MSCs分化失衡。该研究发现西达本胺能够抑制BM-MSCs向成脂分化，既揭示了组蛋白乙酰化对BM-MSCs分化平衡的重要性，又提示西达本胺对骨髓微环境的改善作用，同时也为其他与BM-MSCs分化失衡相关的疾病如骨质疏松、糖尿病等提供了新的治疗思路。该研究还证明了西达本胺是通过上调REEP2表达抑制BM-MSCs向成脂分化，这提示REEP2蛋白可能是药物调控BM-MSCs分化的敏感靶点，可以针对其进一步开发靶向药物。然而该研究仅对BM-MSCs向成脂分化进行了探索，对成骨分化的调节机制仍需进一步研究。

原文链接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(23)00298-5

第一作者：张现宁（左），刘路路（右）；通讯作者：陈明台（中间）

（照片提供自：陈明台团队）

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参考文献（上下滑动阅读）

[1] Akiyama K, You YO, Yamaza T, et al. Characterization of bone marrow derived mesenchymal stem cells in suspension [J]. Stem Cell Res Ther. 2012;3(5):40.

[2] Mennan C, Garcia J, Roberts S, Hulme C, Wright K. A comprehensive characterisation of large-scale expanded human bone marrow and umbilical cord mesenchymal stem cells [J]. Stem Cell Res Ther. 2019;10(1):99.

[3] Woods K, Guezguez B. Dynamic Changes of the Bone Marrow Niche: Mesenchymal Stromal Cells and Their Progeny During Aging and Leukemia [J]. Front Cell Dev Biol. 2021;9:714716.

[4] Zhou., H., Y. Gao., and Q. Wang., A Novel Oral Histone Deacetylase Inhibitor Chidamide Is Highly Effective and Well-Tolerated in Adult Early T-Cell Precursor and Ph-like Acute Lymphoblastic Leukemia. blood, 2019. 132(Supplement 1).

本文完