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导电丝胶神经导管联合基因编辑技术的长距离外周神经再生新策略研究
结题报告
批准号:
81873931
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
王琳
依托单位:
学科分类:
H1701.创伤
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王健、杨文、杨倩倩、常盼盼、张磊、张诚、李晓麟、苏强飞
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中文摘要
外周神经离断是临床常见的致残性疾病。实现离断神经(尤其是长距离神经缺损)的功能和结构修复是世界性医学难题。优良的组织工程导管可提供良好的机械支持和微环境,桥联断端并引导神经再生,然而外周神经自身相对不足的再生能力限制了修复效果。PTEN和SOCS3是两个关键的神经再生内源性抑制分子;电刺激是促神经再生的强烈外源性信号。我们前期研究表明PTEN/SOCS3沉默和电刺激有明显的协同效应,显著促进神经再生。本项目拟合成一种导电丝胶神经导管,介导电刺激;同时运用dCas9-CRISPRi基因编辑技术高效沉默外周神经细胞内PTEN和SOCS3基因;以此将外源刺激激发出的再生能力与内源性释放出的再生能力巧妙结合,提高外周神经再生效率。本项目的成功实施将为外周神经损伤的组织工程修复提供新策略。
英文摘要
Peripheral nerve transection is a common and disabling injury in clinical practice. Functional and structural recovery of transected peripheral nerves (particularly with large peripheral nerve defects) remains challenging.Tissue engineered nerve guidance conduitscan provide mechanical support and nerve-favorable microenvironment for bridging and guiding transected nerves’regeneration. However, the poorregenerative ability of peripheral nerves limits repairing efficacy. PTEN and SOCS3 are two key inhibitory moleculesinnerve regeneration, while electric stimulation is a strong exogenous signal for promoting nerve regeneration.Our data have shown that PTEN/SOCS3 silencing in conjunction with electric stimulation have significant synergistic effectsin enhancing nerveregeneration. In this project, we aim to fabricate a conductive sericin nerve guidance conduit to mediate electric stimulation to stimulate nerve regeneration. Meanwhile, we will employ dCas9-CRISPRi genome editing techniqueto silence the expression of PTEN and SOCS3 genes in order to release neurons’intrinsic regeneration capability. Thus, the combination of exogenous electric stimulation with intrinsic gene expression regulation would be expected to drastically promote peripheral nerve regeneration. We hope that the successful implementation of this project will offer a new strategy for effective repair of transected peripheral nerves.
本团队选用高导电性的碳纳米管(CNTs)修饰天然丝胶生物材料,成功制备一种CNT-丝胶复合神经导管。该导管具有多孔微结构、生物相容性、温和的膨胀性能以及生物降解性。在大鼠坐骨神经离断模型中,CNTs-丝胶复合神经导管联合电刺激疗法成功修复10mm的坐骨神经缺损,组织学、电生理学和行为学等实验结果表明CNTs-丝胶复合神经导管联合电刺激疗法显著促进大鼠神经功能恢复。此外,本团队利用戊二醛化学交联丝胶,成功研发搭载氯倍他索的新型丝胶神经导管,实验结果显示戊二醛交联的丝胶生物材料显著上调施万细胞神经营养因子-3(NT-3)和神经营养因子-4(NT-4)的mRNA和蛋白水平,氯倍他索激活PI3K/Akt信号通路促进施万细胞增殖并上调髓鞘相关基因(NRG-1和EGR-2)的表达水平。在治疗10mm坐骨神经离断大鼠模型时,该导管显著促进髓鞘再生、神经轴突再生和神经功能恢复。在CNT-丝胶复合生物材料基础上,本团队深入研究并发现该复合生物材料具有记忆形变性能、可注射性和促干细胞向神经分化的特性。在大脑中动脉闭塞(MCAo)小鼠模型中,通过MRI扫描、3D重建、3D打印与倒模技术成功制备与梗死空洞相匹配的复合生物支架,脑内移植后其可恢复原有形状并与梗死空洞相匹配。在CRISPR基因编辑方面,本团队针对编辑蛋白失活导致的内源性基因单次编辑效率低下的问题,提出编辑蛋白和递送系统共催化的策略,运用有机化学和材料化学方法,设计合成新型金属有机框架材料(metal-organic framework, MOF),高效递送CRISPR编辑工具并辅助编辑蛋白切割DNA,达到对内源性基因VEGF和DNMT1高效编辑,并成功运用基于MOF的基因编辑方法进行疾病治疗。此外,本团队以丝胶生物材料为切入点,分别从丝胶的提取与生物活性、不同形式生物材料的制备、以及其在生物医学中的应用等方面进行系统性的工作总结。综上,本项目基于丝胶生物材料成功研发多款人工神经导管并提出具体的神经再生与修复策略,为人工神经导管研发与临床转化提供理论指导。
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
Injectable silk sericin scaffolds with programmable shape-memory property and neuro-differentiation-promoting activity for individualized brain repair of severe ischemic stroke.
具有可编程形状记忆特性和神经分化促进活性的可注射丝胶支架用于严重缺血性中风的个体化脑修复
DOI:10.1016/j.bioactmat.2020.12.017
发表时间:2021-07
期刊:Bioactive materials
影响因子:18.9
作者:Wang J;Li X;Song Y;Su Q;Xiaohalati X;Yang W;Xu L;Cai B;Wang G;Wang Z;Wang L
通讯作者:Wang L
DOI:10.1002/adhm.202270059
发表时间:2022-06
期刊:Advanced Healthcare Materials
影响因子:10
作者:Yuanyuan Zhu;Hua Liu;Sumei Qin;Cheng Yang;Qiying Lv;Zheng Wang;Lin Wang
通讯作者:Yuanyuan Zhu;Hua Liu;Sumei Qin;Cheng Yang;Qiying Lv;Zheng Wang;Lin Wang
Sericin Nerve Guidance Conduit Delivering Therapeutically Repurposed Clobetasol for Functional and Structural Regeneration of Transected Peripheral Nerves
丝胶神经引导导管提供治疗用途的氯倍他索,用于横断周围神经的功能和结构再生
DOI:10.1021/acsbiomaterials.8b01297
发表时间:2019
期刊:ACS Biomater. Sci. Eng
影响因子:--
作者:Zhang L;Yang W;Xie HJ;Wang H;Wang J;Su QF;Li XL;Song Y;Wang GB;Wang L;Wang Z
通讯作者:Wang Z
DOI:doi: 10.1016/j.bioactmat.2020.12.017
发表时间:2021
期刊:Bioactive Materials
影响因子:18.9
作者:Wang Jian;Li Xiaolin;Song Yu;Su Qiangfei;Xiaohalati Xiakeerzhati;Yang Wen;Xu Luming;Cai Bo;Wang Guobin;Wang Zheng;Wang Lin
通讯作者:Wang Lin
DOI:10.1002/adfm.202270183
发表时间:2022
期刊:Advanced Functional Materials
影响因子:--
作者:Huan Liu;Sumei Qin;Jia Liu;Cheng Zhou;Yuanyuan Zhu;Ye Yuan;Da'an Fu;Qiying Lv;Yu Song;Meizhen Zou;Zheng Wang;Lin Wang
通讯作者:Lin Wang
抗感染仿生丝胶微针贴片修复全皮层缺损的应用研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
KMT2D通过H3K4me1/H3K27ac调控EFNA3导致口腔鳞癌发生的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
软材料输流管道的大变形理论建模、动力学机理及其磁调控方法
  • 批准号:
    82072167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
丝胶生物支架负载基因工程成肌细胞在骨骼肌严重缺损修复中的应用及机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    56万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
个性化丝胶神经导管的设计及其在外周神经损伤模型中的应用研究
  • 批准号:
    81671904
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
磁场中载流微型梁的力-电-磁耦合非线性动力学
  • 批准号:
    11572133
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
新型生物支架介导的恶性黑素瘤肿瘤免疫综合治疗方法研究
  • 批准号:
    81272559
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
土壤中铬进入食物链的微生物抑制和解毒作用基础研究
  • 批准号:
    81273022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
微米输流管动力学的理论建模与新特性研究
  • 批准号:
    11172107
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
支承松动和横向外流对非线性输液管道系统的稳定性与动力学行为的影响
  • 批准号:
    10802031
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    王琳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金