S100A4对异种鹿茸形成及细胞分布的调控作用研究
结题报告
批准号:
31901058
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
王大涛
学科分类:
C2104.共性生物技术
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
异种器官再造有望彻底解决临床器官供体不足和免疫排斥的问题。在异种器官再造过程中,还不清楚异种干细胞在宿主体内经历了何种分化命运、如何参与器官构建。鹿茸是哺乳动物中罕见的能够完全再生的器官,前期研究证实鹿茸再生是一个依赖于干细胞的过程。我们通过移植鹿茸干细胞在裸鼠体内构建了异种鹿茸,初步分析证实异种鹿茸是鹿/鼠细胞的嵌合体。初步检测推断鹿茸干细胞的外泌因子是招募宿主细胞构建异种鹿茸的关键。经过多组学筛选和初步功能分析我们提出:细胞迁移和血管形成的调控因子S100A4,是鹿茸干细胞招募宿主细胞构建异种鹿茸的关键因子。本课题拟通过双色荧光标记及单细胞测序全面解析异种鹿茸中鹿源/鼠源细胞分布;体外验证S100A4及其上下游调控因子对宿主细胞的作用;体内分析S100A4及相关调控因子对异种鹿茸形成及细胞分布的影响。我们相信揭示结构相对简单的异种鹿茸的形成机制,对于再造复杂的异种器官具有重要借鉴意义。
英文摘要
Generation of xenogeneic organs is arguably the most effective alternative to xenografts for solving the problems of donor organ shortage and immune rejection. However, it is still not clear how the grafted stem cells initiate the process of xenogeneic organ construction in the host environment, experience differentiation fate, and interact with the host cells. Deer antlers are the unique mammalian appendages capable of full regeneration, our previous studies found that antler regeneration is a stem cell-based process. Based on this finding, we have generated xenogeneic antlers in nude mice by transplanting antler stem cells. The xenogeneic antlers were found to be chimeras of mouse- and deer-derived cells. Our preliminary work demonstrated that the secretory cytokines from antler stem cells containing key factors that could recruit host cells to participate in formation of the xenogeneic antler. Based on the results of multi-omics screening and preliminary functional analysis, we propose that S100A4, which plays a key role in cell migration and angiogenesis, is a key factor of antler stem cells for the recruit of host cells to participate the construction of xenogeneic antlers. In this applicaiton, we will systematically analyze distribution of the deer/mice-derived cells in the generated xenogeneic antler using the techniques of two-color fluorescent labeling and single-cell sequencing. We will also determine the effects of S100A4 and related regulatory factors on the recruitment, proliferation and differentiation of the host cells in vitro; and the effects of S100A4 and related regulatory factors on the formation and cell distribution of xenogeneic antler in vitro. We believe that revealing the distribution of deer/mouse-derived cells in the xenogeneic antlers and underlying mechanism, will provide novel insights into generation of complex xenogeneic organs in clinics.
异种器官再造有望彻底解决临床器官供体不足和免疫排斥的问题。在异种器官再造过程中,还不清楚异种干细胞在宿主体内经历了何种分化命运、如何参与器官构建。鹿茸是哺乳动物中罕见的能够完全再生的器官,前期研究发现移植鹿茸干细胞可以在免疫缺陷鼠上形成异种鹿茸。本项目中我们利用单细胞测序技术及种属间差异基因序列标记,对异种鹿茸中的细胞组成及其种属来源进行了分析;利用红色荧光裸鼠对细胞来源进行示踪,并验证单细胞测序结果。经过多组学筛选和初步功能分析,我们认为趋化因子CCL2可能是鹿茸干细胞招募宿主细胞的关键因子,而鹿茸干细胞能够向血管壁细胞发育是异种鹿茸发育的关键步骤。鹿源的血管壁细胞与鼠源的内皮细胞快速形成了嵌合的血管,这就说明在异种器官构建过程中,添加能够向血管壁分化的细胞有助于异种器官的形成。我们还将裸鼠上的异种鹿茸移植回鹿体,结果发现自体回移(培养鹿茸干细胞移植到裸鼠形成异种鹿茸后再回移到这头鹿体内)的异种鹿茸可以存活并继续发育,而异体回移的鹿茸有大量免疫细胞浸润,不能够继续发育。这就说明当我们能够利用干细胞在动物体内构建异种器官后,自体来源的干细胞仍然是首选。.本项目研究中还发现异种鹿茸中富集了大量造血干细胞,不管是鹿茸还是异种鹿茸都含有大量的松质骨,可以容纳造血干细胞,让我们吃惊的是这里的造血干细胞在单核细胞的比例,甚至超过了新生儿的骨髓。鹿茸是一个快速成骨的骨质器官,会随着新一轮的再生而脱落,我们很难相信它是一个造血器官。我们通过分析其他动物造血干细胞变化与骨代谢的关系发现。造血干细胞的减少通常伴随着骨量的减少,而造血干细胞的增加可以促进骨形成,据此我们推测造血干细胞的减少可能与骨质疏松有关。如果这一点能够得到证实,将使骨质疏松症的研究和治疗得到空前的发展。
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Stem cells drive antler regeneration
干细胞驱动鹿角再生
DOI:10.1126/science.adg9968
发表时间:2023-02
期刊:Science
影响因子:56.9
作者:Datao Wang;Tomas L;ete-Castillejos
通讯作者:ete-Castillejos
DOI:10.1007/s13238-021-00860-9
发表时间:2021
期刊:Protein and cell
影响因子:--
作者:Jinhui Lei;Xiaoyu Jiang;Wei Li;Jie Ren;Datao Wang;Zhejun Ji;Zeming Wu;Fang Cheng;Yusheng Cai;Zheng-Rong Yu;Juan Carlos Izpisua Belmonte;Chunyi Li;Guang-Hui Liu;Weiqi Zhang;Jing Qu;Si Wang
通讯作者:Si Wang
Single-cell transcriptome reveals core cell populations and androgen-RXFP2 axis involved in deer antler full regeneration.
单细胞转录组揭示了参与鹿茸完全再生的核心细胞群和雄激素-RXFP2轴
DOI:10.1186/s13619-022-00153-4
发表时间:2022-12-21
期刊:CELL REGENERATION
影响因子:--
作者:Ba, Hengxing;Wang, Xin;Wang, Datao;Ren, Jing;Wang, Zhen;Sun, Hai-Xi;Hu, Pengfei;Zhang, Guokun;Wang, Shengnan;Ma, Chao;Wang, Yusu;Wang, Enpeng;Chen, Liang;Liu, Tianbin;Gu, Ying;Li, Chunyi
通讯作者:Li, Chunyi
DOI:https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnac021
发表时间:2022
期刊:Life Medicine
影响因子:--
作者:Datao Wang;Xin Wang;Hengxing Ba;Jing Ren;Zhen Wang;Haixi Sun;Liang Chen;Chunyu Liu;Yusu Wang;Jiping Li;Longqi Liu;Tianbin Liu;Yunzhi Peter Yang;Guanghui Liu;Ying Gu;Chunyi Li
通讯作者:Chunyi Li
雄激素通过免疫因子调控鹿茸再生的研究
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