损伤诱导的、骨形态发生蛋白依赖的异位成骨性间充质干细胞龛在异位骨化中的机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81472087
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Heterotopic ossification (HO) is bona fida bone formation outside of the normal skeletal system. HO can either be a costly acquired complication of traumatic injuries or a rare, severely disabling inherited condition, such as Fibrodysplasia Ossificans Progressiva (FOP), which is caused by gain-of-function mutations of a BMP type I receptor (ACVR1). The exact underlying molecular and cellular mechanisms of FOP are still far from clear. We have established a unique transgenic mouse model (Nse-BMP4) for the first time, which recapitulated not only recapitulated all the characteristic features of FOP, but also the major hallmarks of acquired HO. Our previous data also demonstrated the involvement of multiple factors in HO that importantly are not usually associated with normal bone formation, including substance P (SP) from the peripheral nervous system, cells of the immune system (mast cells & macrophages), non-inherited triggers (injuries) and unique subpopulations of mesenchymal stem cells (MSCs). Based on these findings, in this proposal, we hypothesize that multiple disease specific contributing factors, including both cellular and extracellular molecular elements, co-ordinate to form a unique local, hierarchical microenvironment that works as a dynamic functional unit to induce and propagate HO. The concept of induced microenvironmental niches is completely consistent with our long-term observations and explains all available data in the literatures. In contrast, no alternative hypothesis can do so in a single model. Furthermore, the niche concept provides a framework that allows testing the functional consequence of individual contributing factors in their own native microenvironmental context. More importantly, this should also facilitate design of a therapy for the disorder, the important goal of this project, and one specific suggestion of this new concept is to target the niche instead of individual factors. In addition to the specific impact on the understanding of the pathophysiology of HO, the proposed studies may provide valuable insights into several related fields. For example, mature HO niches contain not only bone forming MSCs but also hematopoietic stem cells (HSCs) within bone marrow. Therefore the mature HO niche is a unique model to study both HSCs and MSCs, and their inter-regulation. The proposed study may deepen our understanding of the regulation of MSC populations which, in turn, should also benefit the understanding of normal, orthotopic bone remodeling and regeneration, because these normal processes are at least partially regulated by the activities of endogenous MSCs. The proposed studies and our animal models may also be useful in the evaluation for regenerative medicine of new osteoinductive biomaterials and growth factors. We believe that our proposed study is not only of great potential interests for multiple interdisciplinary fields, but also has direct clinical implications.
异位骨化(HO)是指在正常骨骼系统之外的真正成骨。获得性HO较常见,通常由神经系统或手术创伤(如骨关节置换手术)引起。FOP虽罕见,但因其直接牵涉到BMP这一至关重要的信号传导途径,且症状特别严重,因而国外对这方面的研究非常重视。但国内相关研究相当有限且重点不突出。目前亟待解决的关键问题是阐明HO的发病机理,这样才可能有效防治该该病,但目前没有一个理论能解释所有的临床和实验数据。本课题组曾在世界上首先建立FOP及HO的小鼠模型,并证明多种通常不参与正常骨形成的因素(包括肥大细胞、巨噬细胞、炎性因子等)参与HO的发生、发展。本课题提出一新假说:即多种疾病特异的因素通过参与和促进异位成骨性间充质干细胞龛的形成和扩展来实现这一病理过程。从分子、细胞、和整体动物水平,透过跨学科手段验证这一假说,且尝试在该假说指导下的新治疗策略将不但对HO 本身,而且将对多个相关的交叉学科有深远的理论和现实意义。

结项摘要

本课题提出一新假说:即多种疾病特异的因素通过参与和促进异位成骨性间充质干细胞龛的形成和扩展来实现这一病理过程。为验证该假说,我们从分子、细胞、和整体动物水平,透过跨学科手段进行研究验证,该研究将对多个相关的交叉学科有深远的理论和现实意义。总体来讲,该课题的深入研究基本证实了当初的假说,取得了阶段性成果。在这些研究的基础之上,课题组以第一作者/联系作者发表了多篇论文(包括SCI论文,代表性SCI论文首页见附件),以及多篇英文专著。从研究成果来看,课题完成情况良好。但美中不足的是,课题研究过程中遭受包括天灾和人祸双重干扰(详情见正文),因此有些些预期实验无法按时完成。作为课题主持人,我感到非常遗憾。考虑到课题剩余部分没有完成,剩余基金还相对较多,真心希望基金委同仁和领导能够考虑给该课题延期一年来完成剩余的实验。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(4)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
异位骨化的预防与治疗
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    基础医学与临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁 纳;卢海妹;刘亚坤;姜 玉;阚立新
  • 通讯作者:
    阚立新
Mesenchymal stem cells overexpressing Ihh promote bone repair.
过度表达 Ihh 的间充质干细胞可促进骨修复。
  • DOI:
    10.1186/s13018-014-0102-7
  • 发表时间:
    2014-10-28
  • 期刊:
    Journal of orthopaedic surgery and research
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zou S;Chen T;Wang Y;Tian R;Zhang L;Song P;Yang S;Zhu Y;Guo X;Huang Y;Li Z;Kan L;Hu H
  • 通讯作者:
    Hu H
Microenvironmental factors that regulate mesenchymal stem cells: lessons learned from the study of heterotopic ossification.
调节间充质干细胞的微环境因素:异位骨化研究的经验教训
  • DOI:
    10.14670/hh-11-890
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Histology and histopathology
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Kan C;Chen L;Hu Y;Lu H;Li Y;Kessler JA;Kan L
  • 通讯作者:
    Kan L
间充质干细胞在抗肿瘤治疗领域的转化前景
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈丽君;卢海妹;阚立新
  • 通讯作者:
    阚立新
Could Multilineage-Differentiating Stress Enduring (Muse) Cell Be a Better Alternative of MSC-Based Treatment For CNS Injuries? Alternative of MSC-Based Treatment For CNS Injuries?
多谱系分化的应激耐受 (Muse) 细胞能否成为基于 MSC 的中枢神经系统损伤治疗的更好替代方案?
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Edorium J Neurol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    YuYun Li;Lixin Kan
  • 通讯作者:
    Lixin Kan

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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