量化受控的胞间接触调控骨髓间充质干细胞分化的规律及作用机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11402136
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Cell-cell contact is one of the important extracellular factors that affect differentiation of the bone marrow mesenchymal stem cell (BMSCs), but the specific characteristics and mechanism of regulation are still not clear enough. This study will construct a suitable micro-pattern for long time cell adhesion and achieve the precise control of intercellular contact. This study is supposed to be done in the following three aspects: Firstly, we are going to study the relationship between the extent of intercellular contact or contact symmetry and the level of one-way induced differentiation or the directions of two-way co-induced differentiation. This is to verify the hypothesis that extent of intercellular contact can promote its differentiation capacity and symmetry of intercellular contact can influence the direction of differentiation. Secondly, a digital image processing program is needed to develop to extract geometric information of cytoskeleton from confocal microscopic images. The difference of cytoskeletal structures induced by different extent of intercellular contact is analyzed to test the assumption that intercellular contact can strengthen intracellular cytoskeleton. Lastly, experiments are designed to verify the guess that gap junctions can directly affect stem cell differentiation without relying on cytoskeleton.In these experiments, the major protein of anchoring junction and the contractility of cytoskeleton are blocked simultaneously. Other experiments, in which gap junction and cytoskeleton are blocked, are designed to verify the hypothesis that anchoring junction must depend on cytoskeleton to affect differentiation. This project will help to clarify the rules and mechanisms of intercellular contacts affecting the differentiation of stem cells and advance the process of clinical applications of BMSCs, and has important basic scientific significance.
细胞间接触是影响骨髓间充质干细胞分化的重要胞外因素,但具体的调控规律和作用机制仍有待研究。本研究建构了适合细胞长时间粘附的微表面图案,实现了对胞间接触的精确控制。此项目拟展开三方面研究:1)研究胞间接触程度、接触对称性对干细胞单向诱导分化程度及双向共诱导分化方向的影响规律。验证胞间接触程度越高越能促进其各向分化能力及胞间接触对称性能影响其分化方向的假设。2)编写数字图像处理程序,实现对共聚焦显微图像中细胞骨架几何信息的提取。分析不同胞间接触程度下细胞骨架结构差异,验证胞间接触能加强细胞骨架结构的猜测。3)设计同时阻断锚定连接和细胞骨架的实验,验证间隙连接可以不依赖细胞骨架而直接影响干细胞分化的猜想,设计阻断间隙连接和细胞骨架的实验,验证锚定连接必须依赖细胞骨架进而影响其分化的假设。此项目将有助于阐明胞间接触影响干细胞分化的规律和机制并推进BMSCs的临床应用进程,具有重要的基础科学意义。

结项摘要

细胞间接触是影响骨髓间充质干细胞分化的重要胞外因素,但具体的调控规律和作用机制仍有待研究。细胞的几何特征是内在生理特性表征,但一定程度上也能影响其生理功能;细胞几何特征必然被动的受其力学状态的影响,但也能主动地去适应其力学状态。本项目从粘附细胞的几何特征与其生理与力学状态之间的关系入手,展开三方面研究:分别为:第一,实现了在微模式化基底上培养细胞的技术,完成了用TUNEL法和磷脂丝氨酸外翻分析法分别检测细胞凋亡的实验,发现粘附面积增加有利用降低细胞凋亡,粘附形状圆度降低也有利于降低细胞凋亡。另外,实验中还发现了小岛内粘附细胞的泊松分布特点和小岛内双细胞极化粘附现象,具体细节和机理有待进一步研究。第二,本文建立的IFS算法可用于定量分析亚细胞尺度的曲线纤维网络结构,识别纤维间的连接关系,提取单根纤维的长度、方向、位置等拓扑信息,呈现整个网络中所有纤维不同拓扑性质的分布特征。与同类算法相比,IFS算法的最大优点在于它在完成了对曲线网络中纤维结构的识别和分割后,还能够不依赖人为的干预和判断完成对显微图像中曲线网络结构的定量拓扑分析。面对分析如细胞骨架等曲线纤维网络结构的生物显微图像时,我们往往会基于目测去得出一些定性的结论,而定量的分析能更有效地帮助我们找到更精确的量化规律,甚至不易直接察觉的内在关系,因此能很大程度地提高我们获取大量生物实验图片背后隐藏着的知识和规律的能力。第三,本文通过准三维显微观测系统,获得了部分粘附细胞在剪切流作用下构型变化的实验图像,并由此建立了反映细胞剪切流相互作用的三维流固耦合有限元模型。在率定出细胞粘弹性系数的基础上,从数值模型中获得了剪切流作用下部分粘附细胞的受力和变形特征。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
Analytical Solution for Interference Fit for Multi-Layer Thick-Walled Cylinders and the Application in Crankshaft Bearing Design
多层厚壁气缸过盈配合解析解及其在曲轴轴承设计中的应用
  • DOI:
    10.3390/app6060167
  • 发表时间:
    2016-06-01
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Qiu, Jun;Zhou, Ming
  • 通讯作者:
    Zhou, Ming
Mechanical behavior of an individual adherent MLO-Y4 osteocyte under shear flow
剪切流下单个粘附 MLO-Y4 骨细胞的机械行为
  • DOI:
    10.1007/s10237-016-0802-5
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Biomechanics and Modeling in Mechanobiology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Jun Qiu;Fang-Fang Li
  • 通讯作者:
    Fang-Fang Li
Multi-objective optimization for integrated hydro–photovoltaic power system
水光光伏一体化发电系统多目标优化
  • DOI:
    10.1016/j.apenergy.2015.09.018
  • 发表时间:
    2016-04
  • 期刊:
    Applied Energy
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Fang-Fang Li;Jun Qiu
  • 通讯作者:
    Jun Qiu
Quantitative Morphological Analysis of Curvilinear Network for Microscopic Image Based on Individual Fiber Segmentation (IFS)
基于单纤维分割(IFS)的显微图像曲线网络定量形态分析
  • DOI:
    10.1111/jmi.12161
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Microscopy
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    J. Qiu;F.-F. LI
  • 通讯作者:
    F.-F. LI
Design and Simulation of an Electronically Controlled Single-Cylinder Diesel Engine to Lower Emissions
降低排放的电控单缸柴油机的设计与仿真
  • DOI:
    10.1061/(asce)ey.1943-7897.0000453
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Journal of Energy Engineering
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Jun Qiu;Chunyu Pan;Xueli Mu;Ming Zhou
  • 通讯作者:
    Ming Zhou

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    2018
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    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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

        graph TD
          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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