摘要：本论文的目的是通过转录组学、蛋白质组学、代谢组学的联合分析全面阐释左旋聚乳酸（PLLA）定向纳米纤维诱导PC12细胞分化的分子机理。首先采用静电纺丝法和匀胶法制备PLLA定向/不定向纳米纤维和薄膜，并进行扫描电镜观察。其次比较三种材料表面培养的PC12细胞增殖率、细胞形态和突起长度。接着采用代谢组学方法获得在三种材料表面分别培养12、24和36h后的PC12细胞中的代谢物表达谱，筛选差异表达代谢物，并用MetaboAnalyst软件进行代谢通路分析，进一步筛选与神经细胞分化相关的关键代谢通路和关键代谢物，最后对代谢组学数据和本课题组前期获得的转录组学、蛋白质组学数据进行联合分析，探讨PLLA定向纳米纤维诱导PC12细胞分化的分子机理并进行实验验证。扫描电镜结果显示，PLLA定向纤维的直径为246.71±52.36nm，PLLA不定向纳米纤维的直径为218.57±35.64 nm。细胞学实验结果显示定向纳米纤维组细胞增殖速度最低，PC12细胞在PLLA纳米薄膜表面上生长方向无规则；在不定向纳米纤维表面细胞突起分支同时向不同的方向延伸，且突起数量最多，而在定向纳米纤维表面细胞突起的延伸方向与纳米纤维取向基本一致，突起长度最大。代谢组学结果表明，与薄膜组相比，PC12细胞在PLLA定向纳米纤维表面生长12、24和36h后分别有51、48和31种代谢物含量发生变化，而不定向纳米纤维组有56、45、41种代谢物含量发生变化。通过对差异代谢物的代谢通路分析，筛选到PLLA纳米纤维诱导PC12细胞分化的2条关键通路和3个关键代谢物。联合分析结果显示，PLLA定向、不定向纳米纤维组基因、蛋白质和代谢物共同影响的通路分别有11和7条。在氨基酸代谢通路中，PLLA定向纳米纤维通过调节Lao1、Gstz1、Aoc3和Aldh3a1下调苯乙酰胺、苯丙氨酸、苯丙酮酸和酪氨酸，上调多巴胺和去甲变肾上腺素。不定向纳米纤维则上调苯丙酮酸和苯丙氨酸，下调酪氨酸和去甲变肾上腺素。在脂代谢通路中，PLLA定向纳米纤维上调Pla2g4b，使磷脂酶表达上调，促进溶血磷脂和花生四烯酸的释放。因此，在PLLA定向纳米纤维组，不利于神经细胞分化代谢物下调表达，有利于神经细胞分化的花生四烯酸、多巴胺等上调表达。验证实验结果显示，分化标志基因GAP43在定向纳米纤维组中表达水平显著高于纳米薄膜组和不定向纳米纤维组。综合细胞学、代谢组学、多组学联合分析和验证实验结果可以发现，PLLA定向纳米纤维更有利于PC12细胞的有益分化。
关键词：PLLA纳米纤维；PC12细胞分化；分子机理；多组学；生物信息学

备注：口头报告

PLLA纳米纤维；PC12细胞分化；分子机理；多组学；生物信息学