建立基因调控网络，揭示骨形成的新机制

建立了“肾骨系统基因调控网络”，揭示了“肾主骨”理论指导下“骨代谢动态调控规律”的新机制，发现了中医“肾主骨”理论内在联系的物质基础与调节规律。

利用38种肾精亏虚型及相关转基因、基因敲除等动物模型，结合细胞分子生物学等技术，系统开展了“肾主骨”物质基础和调节规律的研究。观察到自然衰老小鼠（衰老性肾精亏虚型）、5/6肾切除小鼠和卵巢切除大鼠（诱导性肾精亏虚型）、可的松诱导大鼠（肾阳虚型）、环磷酰胺诱导小鼠（肾阴虚型）都出现皮毛暗淡无华、活动减少、生殖能力低下等“肾精亏虚”的表现，同时骨量丢失明显。“肾精亏虚型模式动物”骨髓间充质干细胞（BMSCs）数量降低，成骨分化功能降低、破骨细胞功能活跃，导致骨量减少，骨小梁稀疏[Menopause，2012（19）：1156-1164]；自然衰老小鼠骨组织BMP2的表达水平随着衰老逐渐降低；5/6肾切除小鼠和卵巢切除大鼠骨组织BMP7表达降低；环磷酰胺诱导小鼠骨组织Wnt/β-Catenin信号通路受抑制[Front Biosci，2012（4）：1224-1236]。

利用条件性基因敲除技术，首次发现BMP2在软骨内成骨过程中具有主导作用，可以调节BMP4的表达，共同调控软骨细胞增殖和分化[JCS，2011（124）：3428-3440]；BMP2还可以同时诱导Runx1/2/3的表达，参与调控骨与软骨早期分化，进而调控骨代谢[JBMR，2005（20）：1624-1636；JBMR，2007（22）：1260-1270]。利用基因敲除小鼠，发现激活Wnt/β-Catenin信号通路可以与BMP2/4/7信号通路相互影响，共同上调成骨细胞和软骨细胞的功能，共同促进骨形成[JBMR，2009（24）：12-21]。并通过增加OPG表达，下调RANKL信号通路，抑制破骨细胞的形成和骨吸收[JCS，2009（122）：3566-3578]。Wnt/β-catenin异常过度激活也诱导骨质增生和异位骨化[Arthritis Rheum，2012（64）：2611-2623]。并发现Smurf1诱导Runx2降解，调控BMP信号通路，证明了“骨赘来源于软骨细胞”[J Biol Chem，2006（2816）：3569-3576]，被Nature Medicine[2011（17）：1594-1601]引用，证明该成果有助于发展组织再生医学。发现Runx1及亚型在调控BMSCs分化为软骨细胞过程中具有直接的作用[JBMR，2005（20）：1624-1636]，被Science[2012（336）：717-721]引用，证明本研究开拓了干细胞促进软骨修复新领域。发现β-Catenin和Smad3基因在调控骨与软骨代谢中的分子生物学机制[ArthritisRheum，2008（58）：2053-2064；Spine，2009（34）：1363-1369]，被Nature Genetics[2011（43）：121-8]引用，并在临床试验研究中得到证实。

研究结果证明了BMP2/4/7、Wnt/β-Catenin等作为“肾骨系统”之间的物质基础，实现了“肾”对“骨”的调节作用，从而揭示了BMP2/4/7、Wnt/β-Catenin等调节骨代谢的机制与规律，首次建立了“肾骨系统基因调控网络”，揭示了“骨代谢动态调控规律”的新机制。