三维培养微环境调控表观修饰促肌腱干细胞表型维持与再生效用及机制研究
批准号:
81772418
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陈晓
依托单位:
学科分类:
H0609.骨、关节、软组织运动损伤
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴兵兵、张项凯、安晟锐、秦天、陈扬武、刘蒙霏、张尔辰
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中文摘要
肌腱损伤是常见的运动系统损伤且难以再生。目前肌腱分化成熟的调控机理不明,肌腱干细胞使用间充质干细胞培养体系,体外培养时表型和腱系分化功能丢失,是肌腱组织工程治疗效果有限的原因之一。我们前期实验发现,肌腱干细胞表型和腱系分化功能丢失与表观调控相关,而三维(3D)培养与诱导分化体系可维持肌腱干细胞表型,增强干性及腱系分化的能力,并能逆转与肌腱干细胞表型相关的组蛋白乙酰化,DNA及 RNA甲基化调控蛋白在二维培养时的表达改变。因此,本课题提出假说体内外三维环境通过调控表观修饰,分别维持肌腱干细胞的表型(RNA甲基化)、腱系分化功能及促进肌腱再生(组蛋白乙酰化)。本研究拟结合现有的干细胞生物学、分子生物学和组织工程学手段,建立有效的肌腱干细胞体外培养体系,阐明三维培养微环境对于肌腱干细胞表型维持与腱系分化的表观调控分子机制,并为肌腱组织特异性干细胞的体外培养提供有效培养方案,推动肌腱干细胞的应用。
英文摘要
Tendon injuries occur frequently during sports and other rigorous physical activities. Due to their limited vascularity, innervation and cellular content, natural healing of tendon tissue is extremely inefficient. For the lack of knowledge about the regulation mechanism of the tendon differentiation and maturation, tendon stem cells lose the phenotype when cultured in vitro and the regeneration potential for treating the tendon injuries. Therefore, the key point is to find effective methods for in vitro culture of Tendon Stem/Progenitor Cells(TSPCs). ..Our previous experiments found that TSPCs phenotype and tenogenesis function loss are related to epigenetic regulation. Preliminary experiment indicated that the three-dimensional(3D) culture and differentiation system could restore the phenotype and tenogenesis potential of tendon stem cells in vitro, which is lost when cultured under normal condition. ..The 3D cultured TSPC also improved tendon repair in vivo model. Meanwhile, the 3D cultured environment could affect tenogenesis phenotype associated protein including histone acetylation, DNA, RNA methylation regulation protein expression. Therefore, the purpose of this study is to prove that 3D culture promotes TSPCs stemness and tenogenesis through RNA DE-methylation regulation to maintain the TSPCs phenotype, tenogenesis and promote tendon regeneration, and establish an effective TSPCs culture system in vitro. It is expected that this study will further clarify the molecular mechanism of TSPCs phenotype and tenogenesis maintenance, and provide experimental basis and knowledge for culture methods of tissue-specific stem cells in vitro.
肌腱损伤是常见的运动系统损伤且难以再生,干细胞与组织工程是具有潜力的治疗策略,但目前效果不佳,目前肌腱干细胞使用MSC培养体系,其表型和腱系分化功能丢失。因此,需要建立有效的肌腱干细胞体外培养体系。本课题在前期研究基础上进一步研究肌腱干细胞体外培养体系的构建,对三维培养微环境肌腱干细胞的调控及其机理进行研究。已发表SCI论文14篇,其中影响因子>5的14篇,第一及通讯作者10篇,申请1项发明专利,已超额完成预期目标。.研究创新点.1) 阐明了肌腱干细胞诱导生物学效应及调控机制,明确了mRNA甲基化及组蛋白乙酰化在肌腱干细胞分化中的关键作用。2) 技术上获得肌腱干细胞体外培养的优化培养条件,构建了肌腱干细胞3D培养体系,验证了其维持肌腱干细胞表型,调控肌腱干细胞分化特征。3) 发现了3D培养微环境通过其表观调控维持肌腱干细胞表型,促进肌腱干细胞分化、成熟的机理。4) 应用获得肌腱干细胞的体外培养体系,维持及诱导肌腱干细胞定向分化,并运用于体内肌腱组织工程,促进肌腱损伤的修复。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Single-cell RNA-seq reveals novel mitochondria-related musculoskeletal cell populations during adult axolotl limb regeneration process
单细胞RNA-seq揭示了成年蝾螈肢体再生过程中新的线粒体相关肌肉骨骼细胞群
DOI:10.1038/s41418-020-00640-8
发表时间:2021
期刊:Cell Death & Differentiation
影响因子:12.4
作者:Tian Qin;Chunmei Fan;Ting-zhang Wang;Heng Sun;Yanyan Zhao;Ruojin Yan;Long Yang;Weiliang Shen;Junxin Lin;Varitsara Bunpetch;Magali Cucchiarini;Nicholas D. Clement;Christopher E. Mason;Norimasa Nakamura;Rameah Bhonde;Zi Yin;Xiao Chen
通讯作者:Xiao Chen
Potential applications of deep learning in single-cell RNA sequencing analysis for cell therapy and regenerative medicine
深度学习在细胞治疗和再生医学单细胞 RNA 测序分析中的潜在应用
DOI:10.1002/stem.3336
发表时间:2021-02-15
期刊:STEM CELLS
影响因子:5.2
作者:Yan, Ruojin;Fan, Chunmei;Chen, Xiao
通讯作者:Chen, Xiao
Inhibition of ROS activity by controlled release of proanthocyanidins from mesoporous silica nanocomposites effectively ameliorates heterotopic ossification in tendon
通过介孔二氧化硅纳米复合材料控制释放原花青素来抑制 ROS 活性,有效改善肌腱异位骨化
DOI:10.1016/j.cej.2021.129415
发表时间:2021-04-24
期刊:CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
影响因子:15.1
作者:Liu, Richun;Zhou, Bo;Yin, Zi
通讯作者:Yin, Zi
Physical Microenvironment-Based Inducible Scaffold for Stem Cell Differentiation and Tendon Regeneration
基于物理微环境的干细胞分化和肌腱再生诱导支架
DOI:10.1089/ten.teb.2018.0018
发表时间:2018
期刊:Tissue Engineering - Part B: Reviews
影响因子:--
作者:Zhang Hong;Liu Meng Fei;Liu Ri Chun;Shen Wei Liang;Yin Zi;Chen Xiao
通讯作者:Chen Xiao
DOI:10.1016/j.biomaterials.2021.120722
发表时间:2021-02
期刊:Biomaterials
影响因子:14
作者:Yanjie Zhang;Ting Lei;Chenqi Tang;Yangwu Chen;Youguo Liao;Wei Ju;Hong Zhang;Bo Zhou;Renjie Liang;Tao Zhang;Chun-mei Fan;Xiaoyi Chen;Yanyan Zhao;Yuanhao Xie;Jinchun Ye;B. Heng;Xiao Chen;Yi Hong;Weiliang Shen;Zi Yin
通讯作者:Yanjie Zhang;Ting Lei;Chenqi Tang;Yangwu Chen;Youguo Liao;Wei Ju;Hong Zhang;Bo Zhou;Renjie Liang;Tao Zhang;Chun-mei Fan;Xiaoyi Chen;Yanyan Zhao;Yuanhao Xie;Jinchun Ye;B. Heng;Xiao Chen;Yi Hong;Weiliang Shen;Zi Yin
肌腱成熟过程中CD271+肌腱细胞亚群及其NGF/SHP2通路的功能及机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
基于多组学的不同尺寸纳米材料安全性与生物学性能评估及应用
- 批准号:LZ22H060002
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
病理胶原-靶向缓释雷帕霉素治疗肌腱异位钙化作用及机制研究
- 批准号:81972099
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
一种新K抗原血清型副溶血弧菌的生物学特征和致病机制研究
- 批准号:81802067
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
表观调控活性支架促进肌腱分化的效应和机制研究
- 批准号:31570987
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
支架提供的结构性微环境调控肌腱干细胞分化的效应和机制研究
- 批准号:31271041
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
调控腱系分化的关键转录因子组合及其机制研究
- 批准号:81101355
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:14.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:陈晓
- 依托单位:
国内基金
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