《国家重点基础研究发展计划（973计划）项目申报书-2型糖尿病病理生理变化的分子机理研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国家重点基础研究发展计划（973计划）项目申报书-2型糖尿病病理生理变化的分子机理研究（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目名称： 2型糖尿病病理生理变化的分子机理研究首席科学家： 贾伟平 上海交通大学起止年限： 上海市科委 教育部二、预期目标总体目标：阐明中国人中与2型糖尿病发生发展相关的易感基因以及表观遗传因素；发现与2型糖尿病密切相关的主要营养素失衡及其作用机制，发现遗传因素与环境因素的交互作用对疾病的影响；确定2型糖尿病发生发展过程中内质网应激、氧化应激等细胞应激导致胰岛 细胞功能障碍、胰岛素抵抗的机制；揭示细胞应激在2型糖尿病发展过程中导致糖尿病肾病和心血管疾病的分子机制。获得一批原创性的科研成果，揭示新的2 型糖尿病干预和防治靶点。在糖尿病研究领域，培养一支临床和基础紧密结合、适应“转化型研究 ”要
2、求的高级复合型人才队伍。五年预期目标：1. 发现与中国人2型糖尿病发生发展相关的易感基因和表观遗传变化；阐明细胞应激关键因子基因变异与2型糖尿病发生发展的关系；阐明遗传因素和环境因素的相互作用机制；为遗传因素和环境因素用于2型糖尿病及其并发症的风险评估提供理论依据；2. 发现与我国2型糖尿病密切相关的主要营养因素；发现2型糖尿病易感位点与营养因素相互作用在2型糖尿病发生发展中的作用；明确营养失衡与细胞应激在糖尿病中的分子调控机制；提出新的营养相关糖尿病危险因子和病因假说及预防和干预靶点；为建立适合中国汉族人群遗传背景和膳食特点的2型糖尿病营养干预策略提供理论依据；3. 结合遗传和环境因素，初步
3、探讨中国2型糖尿病患者胰岛细胞发生内质网应激的独特机制；阐明脂肪酸通过找新的内质网应激标志分子；提供新2型糖尿病防治靶点、筛选新靶点药物；4. 探讨脂肪、肝细胞因子的分泌调控及其在肝细胞应激、肝脏胰岛素抵抗及2型糖尿病中的病理作用；开发相关试剂盒；为脂肪因子及肝细胞因子用于2型糖尿病发生发展的早期风险评估提供理论基础及临床依据；建立基于脂肪/肝脏细胞因子和脂肪靶分子作为药物开发提供理论基础；5. 从线粒体能量代谢角度，探讨细胞自身稳态调节和异常转分化的角度，探讨足细胞在高糖环境下由氧化应激和内质网应激介导的蛋白尿和肾小球硬化的分子机制，寻找减少足细胞凋亡、蛋白尿的新方法。探讨氧化损伤白蛋白诱导
4、血管细胞的应激和损伤，促进加速性动脉粥样硬化的发生和发展的分子机制，寻找新的致病分子、致病环节，探索新的干预途径；6. 阐明与2型糖尿病大血管病变直接相关的内皮细胞和平滑肌细胞代谢和氧化应激变化图谱；获得血液或尿液中可用于糖尿病心血管并发症早期诊断和病情监测的特异性分子标记物，筛选出存在于糖尿病病人呼吸气体中代谢相关分子标记；为将. 建立一支临床和基础紧密结合的多学科交叉的 2型糖尿病研究梯队，并实现从实验室到临床（to 完整对接；8. 在国际学术期刊上发表 100篇以上学术论文，并在国际一流杂志上发表若干篇论文。申请1520项国内外发明专利。开发相关试剂盒，用于2型糖尿病发生发展的早期监测和
5、早期防治。三、研究方案总体研究思路：本项目的总体研究思路由两个部分组成：第一部分主要是研究2型糖尿病发生发展中的遗传因素与环境因素，以及二者间的相互作用。这部分的研究技术路线包括：利用已有的大规模横断面和随访5型糖尿病患者样本、2型糖尿病家系样本，结合已有的糖脂代谢及并发症检测中的金标准指标、以及体力活动、饮食习惯等信息，采用全基因组范围外显子组深度测序、高通量用大样本病例对照关联分析、家系关联分析等分析手段，发现与2型糖尿病发生发展密切相关的遗传因素，并通过遗传流行病学和表观遗传学的分析和研究，阐明遗传和环境因素在2型糖尿病发生发展中的相互作用。同时在中国人群中分析脂肪酸种类和比例、重要维生
6、素、主要矿物元素等营养因素与2型糖尿病的关系，及其与遗传因素的交互作用。第二部分是以内质网应激和氧化应激等细胞应激为研究切入点，采用基因敲除、转基因、用代谢组、蛋白质组学等系统生物学研究手段，并结合葡萄糖钳夹等糖代谢病理生理评价金标准，在分子、细胞、整体动物和人体组织等层面，研究2 型糖尿病发生发展过程中胰岛细胞受损、肝脏胰岛素抵抗的分子机制；同时还要研究2型糖尿病发展过程中肾脏和心血管病变的关键分子和作用机制。在围绕细胞应激开展糖尿病及主要并发症的分子机制研究的同时，将注意重要指标的量化和标准化。技术路线：1. 2型糖尿病发生发展中遗传因素的发现及其作用机制研究：1) 2型糖尿病及并发症的易
7、感基因研究：在前期获得的2型糖尿病全外显子组范围深度测序信息的基础上，针对新发现的潜在的2型糖尿病易感基因开展大样本关联研究。同时，以本项目其他课题组新发现的与细胞应激关键因子为研究对象，分析基因变异与糖尿病发生、发展的关系。应用时间飞行质谱生物芯片技术，开展大样本、高密度样本库中选取横断面病例- 对照人群（N7,000）以及家系样本（N3,000），研究2型糖尿病及其并发症的相关性，在大样本北方人群和5年随访的前瞻人群进一步验证，确认影响2型糖尿病发病和糖尿病并发症的易感基因，研究遗传因素与环境因素（体力活动、饮食习惯等）的相互作用在糖尿病发生、发展中的作用。2) 易感基因的功能研究：我们将
8、进一步对已经发现的基因变异开展功能研究。通过生物信息学分析基因变异的出现位点、发生频率、过结构生物学和分子生物学手段构建变异基因发挥功能的生物大分子，解析其与野生型功能分子之间的差异，从分子水平获得基因变异所致的功能分子缺陷；最后使用蛋白质组学方法分析野生型和变异基因所导致的体内表达谱的整体变化，建立易感基因与疾病发生关联的完整模型。3) 开展糖尿病表观遗传学研究：从已建立的糖尿病和正常血糖者组织库中选取年龄、性别，肥胖程度、生活方式等因素匹配的糖尿病患者和正常血糖者的骨骼肌、脂肪或肝脏组织标本。提取组织的基因组用用深度测序方法获得两组间存在差异的甲基化区域信息。在此基础上采用大样本验证前期结
9、果。分析重要靶组织中甲基化差异与基因表达水平的关系，以及这些差异与2型糖尿病发病的关系。4) 开展糖尿病与肝癌的机制研究：从肝癌组织库中选取伴有和不伴有糖尿病的肝癌患者肿瘤及癌旁组织标本，应用过免疫组化方法在组织芯片上检测肝癌患者肿瘤微环境中L ，确糖尿病在肝癌进展过程中的作用；应用基因芯片进行基因组学研究，筛选伴有糖尿病的肝癌患者的肿瘤及癌旁组织中与肝癌患者术后转移复发相关的关键基因，并在大样本人群中进行验证，应用生物信息学手段建立分子调控网络，以阐明糖尿病影响肝癌发生和发展的分子机制。通过脂质受体分析，筛选糖尿病引发的与肝癌相关脂质受体，并进行功能研究，阐明糖尿病- 脂质受体- 肝癌三者之
10、间的关系。5) 研究端粒与糖尿病的关系：在3,000例2型糖尿病与3000例对照样品中进行定量用 这一 2拷贝基因作为内参，使用端粒特异性引物扩增曲线与 扩增曲线的）衡量每一个体的端粒长度。使用回归方程对个体的端粒长度与糖尿病发病之间的相关性进行分析，在分析中校正年龄，别，吸烟状况等对端粒有影响的因素。在糖尿病病例中，计算患病时间对端粒缩短速度的影响，同时，分析一些与2型糖尿病密切相关的炎性指标（如端粒长度的之间的关系。 此外，将通过3次随访，进一步研究端粒与血糖转归的关系。2. 营养因素与2 型糖尿病的关系及作用机制研究：1) 营养、遗传因素与2型糖尿病的人群和相关机理研究： 脂肪酸与2型糖
11、尿病的流行病学研究：运用气相色谱测对3210位参加基线研究的京沪城乡居民的红细胞膜的饱和、单不饱和、多不饱（、以及反式脂肪酸组成和比例，并结合基线和追踪研究收集到膳食（24小时膳食回顾和过去1年的食物频度问卷）和体力活动等数据，以及空腹血糖、糖化血红蛋白、胰岛素、胆固醇，固醇，甘油三脂，以及各种细胞因子（脂联素、视黄醇结合蛋白抗素、等数据，系统地研究脂肪酸的种类、数量和比例与炎性反应和2型糖尿病发生发展的关系，以及膳食结构尤其是脂肪摄入与红细胞膜脂肪酸种类和比例的关系。 维生素与2型糖尿病的流行病学研究：运用酶联免疫吸附法、化学检测方法和放射免疫分析分别检测红细胞膜及血液同型半胱氨酸和25结合
12、基线和追踪研究收集到膳食数据、上述糖脂代谢指标、以及细胞因子数据，动态地研究营养状况变化对2型糖尿病发病风险的影响。 矿物元素与胰岛素抵抗、2型糖尿病的人群和相关的机理研究：采用、铁、锌、硒、铬，并结合上述膳食数据和血糖、血脂、细胞因子、以及血浆铁蛋白水平，25统地研究主要矿物元素对2型糖尿病发病风险的影响，并以铁代谢紊乱为表型的基因敲除小鼠为模型，通过膳食诱导探讨铁失衡与糖尿病发生的分子机制。 遗传关联分析和基因- 营养相互作用研究：从载中国汉族人群的C 、取标签采用 3,210普通汉族人群样本中对上述出若干种中国汉族人群内与2型糖尿病及其相关表现型有关联关系的基因易感位点及其单倍型；分析因
13、的变异与红细胞膜脂肪酸的相互作用对2型糖尿病及其相关性状的影响；分析相互作用对2型糖尿病及其相关性状的影响；分析) 血脂、炎性细胞因子与胰淀素表达及2型糖尿病的发生： 利用小鼠胰岛细胞株 代培养的小鼠胰岛细胞通过胰淀素表达的调节作用，并进一步利用生化与分子生物学手段探讨 在肥胖症和胰岛素抵抗人群及对照人群（各500例）测定血压、体质指数、血糖、血脂、血浆炎性细胞因子、脂肪细胞因子及胰淀素水平，研究血脂水平、血浆炎性因子水平与胰淀素水平的关系，以验证体外实验的结果。探讨血浆胰淀素升高与代谢综合征、胰岛素抵抗和2型糖尿病发病的相关关系。3) 高危人群的营养干预研究：采用随机化对照，平行试验设计方案，将招募到的300名患有代谢综合征的志愿者，随机分为：（1）对照组：给予不含干预食物的点心（碳水化合物：脂肪：蛋白质=55：30：15） ；（2）亚麻子干预组：每天食用含有30克亚麻子的面包；（3）核桃干预组：每天食用含有30克核桃的面包。同时，根据美国心脏联合会（荐的方法对所有志愿者进行膳食和生活方式指导。收集干预前后的膳食，体力活动、用药情况和体格检查数据，以及血样和尿样。测定空腹血糖、血脂、糖化血红蛋白等常规指标。并采用性因子、细胞因子、氧化应激水平指标及内皮细胞功能指标
