Engineering extracellular matrix factories to study how the cellular microenvironment regulates gene expression
设计细胞外基质工厂来研究细胞微环境如何调节基因表达
基本信息
- 批准号:1804151
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2016
- 资助国家:英国
- 起止时间:2016 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Mammalian cells and tissues exist in complex three-dimensional (3D) microenvironments, in which diverse signalling molecules and support structures dynamically interact forming a complex network or extracellular matrix (ECM). Beyond providing structural support to cells, the matrix conveys environmental signals that direct many aspects of normal cell behaviour, including shape, survival and migration. We found rapid induction of the ECM glycoprotein tenascin-C upon tissue damage (Midwood et al. Nat Med 2009) and during infection (Goh et al. JI 2010) that enables effective host responses in the mouse in vivo (Midwood et al. Nat Med 2009; Piccinini et al. Cell Reports 2012). Notably, we discovered that tenascin-C can sustain pro-inflammatory cytokine synthesis by regulating macrophage microRNA expression (Piccinini et al. Cell Reports 2012). Thus, this ECM protein creates a cellular microenvironment that profoundly influences cell phenotype and behaviour by regulating microRNA levels and, in turn, gene expression profiles. However, we do not know how tenascin-C does this and whether this occurs also in humans. Replicating these signals in conventional cell culture systems is often challenging. Moreover, while artificially-created 3D cell culture models have shown potential in tissue engineering and stem cell research, they fail to closely mimic the in-vivo-like microenvironment. Some reproduce the three dimensionality of the matrix, but lack the biochemical cues; others contain non-physiologically relevant microenvironmental signals or do not allow studying the contribution of individual components to the cellular process of interest.The aim of this project is to engineer physiologically relevant human ECM factories that can be used to define whether specific components of the ECM, including tenascin-C, impact gene expression profiles by regulating microRNA levels of human macrophages and cancer cells. For this, CRISPR/Cas9 technology will be employed for genome editing of human fibroblast cell lines, which will be used to generate cell-free human fibroblast-derived 3D matrix models. These models with be biochemically, biophysically and functionally characterized, and used as substrate for the culture of cell types of interest, including primary human monocyte-derived macrophages. Effects of individual ECM molecule depletion on candidate target gene expression (e.g. early response inflammatory microRNAs and their targets) will be investigated by real-time PCR. If these models are validated, there is also the possibility to perform RNA sequencing to globally identify genes and pathways that are affected by the matrix. Contingency plans include stable shRNA or siRNA knockdown to deplete candidate ECM molecules. Collectively, this project develops a biotechnology tool for thoroughly dissecting the role of individual, human microenvironmental signals from the ECM in the posttranscriptional regulation of gene expression, presenting new opportunities for research on host responses to infection, and tumour microenvironments.
哺乳动物细胞和组织存在于复杂的三维(3D)微环境中,其中不同的信号分子和支持结构动态相互作用,形成复杂的网络或细胞外基质(ECM)。除了为细胞提供结构支持外,基质还传递环境信号,指导正常细胞行为的许多方面,包括形状,存活和迁移。我们发现在组织损伤时(Midwood et al. Nat Med 2009)和感染期间(Goh et al. JI 2010)ECM糖蛋白腱生蛋白-C的快速诱导能够在小鼠体内实现有效的宿主应答(Midwood et al. Nat Med 2009; Piccinini et al. Cell Reports 2012)。值得注意的是,我们发现生腱蛋白-C可以通过调节巨噬细胞microRNA表达来维持促炎细胞因子合成(Piccinini等人Cell Reports 2012)。因此,这种ECM蛋白创造了一种细胞微环境,通过调节microRNA水平,进而调节基因表达谱,深刻影响细胞表型和行为。然而,我们不知道生腱蛋白C是如何做到这一点的,也不知道这是否也发生在人类身上。在常规细胞培养系统中复制这些信号通常具有挑战性。此外,虽然人工创建的3D细胞培养模型在组织工程和干细胞研究中显示出了潜力,但它们未能密切模仿体内微环境。有些复制了矩阵的三维性,但缺乏生化线索;该项目的目的是设计生理相关的人类ECM工厂,其可用于定义ECM的特定组分,包括生腱蛋白-C,通过调节人类巨噬细胞和癌细胞的microRNA水平来影响基因表达谱。为此,CRISPR/Cas9技术将用于人类成纤维细胞系的基因组编辑,该细胞系将用于生成无细胞人类成纤维细胞衍生的3D基质模型。这些模型具有生物化学、生物药理学和功能特征,并用作培养感兴趣的细胞类型的底物,包括原代人单核细胞衍生的巨噬细胞。将通过实时PCR研究单个ECM分子耗竭对候选靶基因表达(例如早期反应炎性microRNA及其靶标)的影响。如果这些模型得到验证,也有可能进行RNA测序,以全面识别受基质影响的基因和途径。应急计划包括稳定的shRNA或siRNA敲低以耗尽候选ECM分子。总的来说,该项目开发了一种生物技术工具,用于彻底解剖来自ECM的个体、人类微环境信号在基因表达的转录后调控中的作用,为宿主对感染的反应和肿瘤微环境的研究提供了新的机会。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
吉治仁志 他: "トランスジェニックマウスによるTIMP-1の線維化促進機序"最新医学. 55. 1781-1787 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等:“转基因小鼠中 TIMP-1 的促纤维化机制”现代医学 55. 1781-1787 (2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
LiDAR Implementations for Autonomous Vehicle Applications
- DOI:
- 发表时间:
2021 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
吉治仁志 他: "イラスト医学&サイエンスシリーズ血管の分子医学"羊土社(渋谷正史編). 125 (2000)
Hitoshi Yoshiji 等人:“血管医学与科学系列分子医学图解”Yodosha(涉谷正志编辑)125(2000)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Effect of manidipine hydrochloride,a calcium antagonist,on isoproterenol-induced left ventricular hypertrophy: "Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,K.,Teragaki,M.,Iwao,H.and Yoshikawa,J." Jpn Circ J. 62(1). 47-52 (1998)
钙拮抗剂盐酸马尼地平对异丙肾上腺素引起的左心室肥厚的影响:“Yoshiyama,M.,Takeuchi,K.,Kim,S.,Hanatani,A.,Omura,T.,Toda,I.,Akioka,
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('', 18)}}的其他基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
- 批准号:
2896097 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
- 批准号:
2780268 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
- 批准号:
2908918 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
- 批准号:
2908693 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
- 批准号:
2908917 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
- 批准号:
2879438 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
- 批准号:
2890513 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
- 批准号:
2876993 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
相似国自然基金
Mettl3/Syk/MAPK通路调控中性粒细胞胞
外诱捕网 (neutrophil extracellular
traps, NETs)的形成对脓毒症急性肺损
伤影响的分子机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2025
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:省市级项目
慢性炎症诱发骨丢失的机制及外泌体靶向治疗策略研究
- 批准号:82370889
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
原发性开角型青光眼中SIPA1L1促进小梁网细胞外基质蛋白累积升高眼压的作用机制
- 批准号:82371054
- 批准年份:2023
- 资助金额:49.00 万元
- 项目类别:面上项目
氧化应激诱导血管发生微环境中Fibronectin组装异常的机制研究
- 批准号:31801174
- 批准年份:2018
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
幽门螺杆菌感染促进肿瘤相关成纤维细胞与胃癌细胞的互作及机制研究
- 批准号:31760328
- 批准年份:2017
- 资助金额:36.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
溶藻细菌及其胞外活性物质对球形棕囊藻的溶藻机制
- 批准号:41076068
- 批准年份:2010
- 资助金额:45.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Cell Derived Extracellular Matrix BIofiber Engineering
细胞衍生的细胞外基质生物纤维工程
- 批准号:
2320185 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Standard Grant
Engineering Human Organizer To Study Left-Right Symmetry Breaking
工程人类组织者研究左右对称性破缺
- 批准号:
10667938 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Vector engineering for non-viral delivery of large genomic DNA to the RPE
用于将大基因组 DNA 非病毒传递至 RPE 的载体工程
- 批准号:
10667049 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Engineering the open porous nanofibrous microsphere integrated fibrillar hydrogel for the co-delivery of antibacterial and angiogenic agents aimed at the rapid diabetic wound repair
设计开放多孔纳米纤维微球集成纤维水凝胶,用于共同递送抗菌剂和血管生成剂,旨在快速修复糖尿病伤口
- 批准号:
10737115 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Molecular engineering of HA-based lubricants for articular cartilage
用于关节软骨的 HA 基润滑剂的分子工程
- 批准号:
10712721 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Engineering Surface Coatings for Localized Delivery of Therapeutic Extracellular Vesicles
用于治疗性细胞外囊泡局部递送的工程表面涂层
- 批准号:
10719257 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Engineering 3D Osteosarcoma Models to Elucidate Biology and Inform Drug Discovery
工程 3D 骨肉瘤模型以阐明生物学并为药物发现提供信息
- 批准号:
10564801 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
CAREER: Engineering Extracellular Matrix Ligands for Macrophage Control
职业:工程细胞外基质配体用于巨噬细胞控制
- 批准号:
2237741 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Continuing Grant
CAREER: Engineering Extracellular Matrix Ligands for Macrophage Control
职业:工程细胞外基质配体用于巨噬细胞控制
- 批准号:
2344129 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Continuing Grant
Engineering Mesenchymal Stromal Cells to treat Muscle Fibrosis
工程间充质基质细胞治疗肌肉纤维化
- 批准号:
10904157 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别: