负载miR-26a的尿源干细胞外泌体复合镁镧类水滑石/壳聚糖支架通过BMP/Smad通路促进骨再生

批准号:
81702167
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
关俊杰
依托单位:
学科分类:
H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙源、李青、张解元、姜珍珍、贾亚超、杨帆、汪文博
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中文摘要
骨缺损修复需要成骨相关因子和支架材料。microRNA-26a(miR-26a)是调控成骨成血管分化的重要因子。尿源干细胞来源外泌体( exosome derived from urine stem cells ,USCs-Exo)是理想的miRNA转运系统。稀土镧元素掺杂支架具有促进骨再生的作用。在早期研究基础上,本项目探索负载miR-26a的USCs-Exo复合含镧元素支架修复骨缺损的潜能。首先利用电转染将miR-26a导入USCs-Exo,研究大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)与负载miR-26a的USCs-Exo相互作用。然后利用冷冻干燥和原位转化复合技术制备镁镧类水滑石/壳聚糖三维多孔支架。最后将负载miR-26a的USCs-Exo复合镁镧类水滑石/壳聚糖支架植入骨缺损处,检测体内骨修复作用。本项目的实施将为骨缺损修复提供了新的方法。
英文摘要
Repair of bone defects need osteogenic factors and scaffold. MicroRNA-26a (miR-26a) is key factor that regulate osteogenic and angiogenic differentiaiton. Exosome derived from urine stem cells (USCs-Exo) is ideal miRNA transport system. Rare earth lanthanum dopped scaffold can promote bone regeneration. On the basis of the previous studies, this project will explore the potential of USCs-Exo load miR-26a in combination with lanthanum dopped scaffold to repair bone defects. MiR-26a is transfected into USCs-Exo by electroporation, and the interaction between miR-26a loaded USCs-Exo with rat bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) is studied. Then, magnesium lanthanum hydrotalcite/chitosan 3D porous scaffolds are prepared by freeze drying and in-situ transformation. Finally, USCs-Exo load miR-26a in combination with magnesium lanthanum hydrotalcite/chitosan scaffold is implanted into the bone defect, and bone regeneration is detected.The implementation of this project will provide a new method for the repair of bone defects .
干细胞通过外泌体(exosome, Exo)发挥生物学效应,并且外泌体避免了干细胞移植带来的潜在风险。microRNA-26a(miR-26a)体内外具有良好的成骨成血管活性。稀土镧元素具有促进骨再生的作用。文献报道miR-26a和镧元素都能通过BMP/Smad通路促进骨再生。如何协同发挥miR-26a和镧元素的成骨作用值得深入详细的研究。在本项目中首先从人尿液中提取尿源干细胞(urine stem cells, USCs)和从外周血中提取CD34阳性干细胞,分别提取USCs-Exo和CD34+干细胞外泌体(CD34+-Exos)。为提高外泌体中成骨相关miRNA比例,通过转染母体细胞的方法将miR-26a导入CD34+干细胞外泌体得到miR-26a-CD34+-Exos。研究大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)对负载miR-26a的USCs-Exo的内吞作用以及负载miR-26a的USCs-Exo对BMSCs BMP/Smad通路的作用。探究转染miR-26a的人CD34阳性干细胞外泌体预防激素性骨坏死的发生。体外实验证明, miR-26a-CD34+-Exos 减弱了激素对人脐静脉内皮细胞的迁移和成管能力的抑制作用。此外, miR-26a-CD34+-Exos 和 CD34+-Exos 对内皮细胞的影响几乎相同,无统计学意义。同样,体外实验也证明了 miR-26a-CD34+-Exos 增强了激素抑制的骨髓间充质干细胞的成骨分化能力。最后,在激素诱导的股骨头坏死大鼠模型中, miR-26a-CD34+-Exos 增加了股骨头的血管密度并维持骨小梁完整性,从而阻断了股骨头坏死的进展。采用冷冻干燥和原位转化复合技术制备镁镧类水滑石/壳聚糖三维多孔支架,并详细研究支架的表征和体外生物相容性和骨诱导性。将镁镧类水滑石/壳聚糖三维多孔支架植入SD大鼠颅骨6mm缺损处,手术后3、6和9周检测骨缺损处骨和血管新生情况。体外实验发现该支架具有募集体内干细胞和调控免疫的作用。支架材料能激活BMSCs成骨相关的Smad1/5/9等信号通路。植入体内后支架材料可以显著促进缺损处的骨修复。本项目的开展将为利用miR-26a和镧元素修复骨坏死和骨缺损提供新的方法。
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
Treatment of AO/OTA 43-C3 Pilon Fracture: Be Aware of Posterior Column Malreduction
AO/OTA 43-C3 Pilon 骨折的治疗:注意后柱复位不良
DOI:10.1155/2019/4265782
发表时间:2019-01-01
期刊:BIOMED RESEARCH INTERNATIONAL
影响因子:--
作者:Guan, Junjie;Huang, Moran;Wang, Lei
通讯作者:Wang, Lei
Magnetic lanthanum-doped hydroxyapatite/chitosan scaffolds with endogenous stem cell-recruiting and immunomodulatory properties for bone regeneration
具有内源干细胞募集和免疫调节特性的磁性掺镧羟基磷灰石/壳聚糖支架,用于骨再生
DOI:10.1039/d0tb00342e
发表时间:2020
期刊:Journal of Materials Chemistry B
影响因子:7
作者:Wang Qiyang;Tang Yaqi;Ke Qinfei;Yin Wenjing;Zhang Changqing;Guo Yaping;Guan Junjie
通讯作者:Guan Junjie
Mineralization of ytterbium-doped hydroxyapatite nanorod arrays in magnetic chitosan scaffolds improves osteogenic and angiogenic abilities for bone defect healing
磁性壳聚糖支架中掺镱羟基磷灰石纳米棒阵列的矿化可改善骨缺损愈合的成骨和血管生成能力
DOI:10.1016/j.cej.2020.124166
发表时间:2020-05
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Tang Ya-Qi;Wang Qi-Yang;Ke Qin-Fei;Zhang Chang-Qing;Guan Jun-Jie;Guo Ya-Ping
通讯作者:Guo Ya-Ping
DOI:--
发表时间:2018
期刊:生物骨科材料与临床研究
影响因子:--
作者:关俊杰;张解元;王会;黄文旵;汪泱;谢宗平
通讯作者:谢宗平
Exosomes derived from human CD34+ stem cells transfected with miR-26a prevent glucocorticoid-induced osteonecrosis of the femoral head by promoting angiogenesis and osteogenesis
转染miR-26a的人CD34干细胞衍生的外泌体通过促进血管生成和成骨来预防糖皮质激素诱导的股骨头坏死
DOI:10.1186/s13287-019-1426-3
发表时间:2019-11-15
期刊:STEM CELL RESEARCH & THERAPY
影响因子:7.5
作者:Zuo, Rongtai;Kong, Lingchi;Kang, Qinglin
通讯作者:Kang, Qinglin
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