利用C-CHD患者来源的hMSCs和VEGF/bFGF修饰的胶原支架构建工程化心肌补片的实验研究

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基本信息

  • 批准号:
    81471805
  • 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:
    H2810.组织器官再生机制与调控
  • 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

Engineered heart tissues (EHTs) have been regarded as the most promising alternative to present inert, synthetic materials and autologeous mesenchymal stem cells (MSCs) are widely used as seeding cells in tissue engineering due to their theoretic advantages. But, until now, it remains vacancy if their autologeous MSCs can serve as seeding cells for patients with cyanotic congenital heart disease (C-CHD). In clinic, it is a common sense that aortopulmonary collateral circulation is generally more abundant in patients of C-CHD than their acyanotic controls, accompanying by the elevated vascular endothelial growth factor (VEGF) in serum; and also, in bioscientific field, researchers are in complete agreement that hypoxic preconditioning can improve the cell survival after implantation by modulating some proangiogenetic (eg: VEGF) and anti-apoptotic (eg: Bcl2, Caspase 3) growth factor expression. Besides, in previous study, we developed a novel platform by covalently conjugating 2 pro-angiogenetic cytokines (VEGF+basic fibroblast growth factor, bFGF) into collagen scaffold with 1-ethyl-3-[3-dimethylaminopropyl]carbodiimide hydrochloride chemistry(EDC). The cytokines in patch released gradually and stimulated the cell proliferation in vitro and improve cell survival and patch revascularization in vivo. Thus, we hypothesize that hMSCs from donors of C-CHD might be more anti-apoptic and pro-angiogenetic after seeding on the patch because they have been "preconditioned" in naturally hypoxic surroundings and the immobilized cytokines can interact with seeding cells and accelerate patch vascularization. Fortunately, our preliminary data have partially identified the hypothesis. In hypoxic cultivating condition (1%O2, 5%CO2, 94%N2), C-CHD patients-derived-hMSCs grew faster than their A-CHD controls; and also proliferated more obviously to exogenous stimulation after seeding on the cytokine-conjugated scaffold. Additionally, the cell source exhibit stronger capability to resist apoptosis and death induced by ischemia and hypoxic state in vitro. In this issue, we will further compare their biological activities (eg: cell proliferation, colony-formation ability, anti-apoptosis and differentiation) and explore the possible mechanism. Furthermore, we will seed the 2 kinds of hMSCs into the collagen scaffolds with or without growth factors to generate 4 kinds of EHTs. We will repair the right ventricular outlet tract (RVOT) of immunosuppressive rats (mimicking clinical surgery of patients with C-CHD) with the 4 groups of EHTs. At the endpoint of the study, we will compare their cardiac function of right ventricle with pressure-volume catheter, and the morphological and histological changes among the 4 groups of rats. We hope the novel EHT (C-CHD-derived hMSCs + cytokine-conjugated scaffolds) would provide a practical and individual choice for patients with complex, cyanotic congenital cardiac disease.
紫绀组先心病(C-CHD)患儿的骨髓干细胞(hMSCs)可否作为工程化心肌补片(EHTs)的种子细胞现仍是一项研究空白,尽管乏氧能诱导干细胞内血管内皮生长因子(VEGF)的表达上调和紫绀患者体内侧枝循环丰富早已是学界共识。在预实验中,我们发现:与非紫绀患者相比,C-CHD患者来源的hMSCs具有更好的增殖和抗凋亡能力。我们推测:这是由于C-CHD患者体内的天然乏氧状态诱导自体hMSCs产生了更多的VEGF和抗凋亡因子。在本课题中,我们将在体外构建的乏氧环境中对比两种细胞的生物活性及其相关因子变化,并将两组细胞与已经或未经生长因子修饰的胶原补片复合,用以修补大鼠的右室流出道,并多角度评判其在体生物学行为。我们期望, C-CHD来源的hMSCs和生长因子修饰的胶原补片能从种子细胞和支架平台两个角度加速这种新型EHTs的再血管化进程,为复杂先心病患儿的手术治疗提供一种更理想的个体化修补材料。

结项摘要

当前,随着心外科及相关辅助技术的不断成熟,许多罹患重症的紫绀型先天性心脏病(C-CHD)患儿已可在婴幼儿甚至新生儿时期即获得有效纠治。但由于临床修补材料均缺乏生长能力,许多此类患儿日后仍然面临二次手术的风险,故构建理论上具有生物活性的工程化心肌补片因便成为解决上述问题的希望所在。自体来源的MSCs因其固有的天然优势(易获得、易扩增、没有免疫原性、多分化潜能等)是组织工程学界最为青睐的种子细胞来源,但C-CHD患儿自身来源的hMSCs能否承担种子细胞的职责目前尚无人证实。本研究就是利用构建的常氧及低氧环境,分别比较C-CHD及A-CHD患者来源的hMSCs在细胞增殖、克隆形成及细胞凋亡等方面的差异,进而探究其可能的发生机制。体内实验则是将低氧培养下的两种细胞分别种植于已经过或未经过生长因子修饰的胶原补片,利用构建的4种EHTs修补大鼠的右室流出道,并从形态学、组织学等角度比较4组补片的在体生物学行为。我们的研究结果显示:1.低氧可诱导hMSCs增殖加快,克隆形成增加,这与其体内VEGFA、VEGFR2表达上调有关,C-CHD来源的细胞对这种低氧刺激更为敏感;2.乏氧应激条件下,C-CHD患者来源的hMSCs可分泌更多的促血管生成因子VEGF, bFGF, PDGF;3. C-CHD患者来源的hMSCs可更好的抵抗低氧诱导的细胞凋亡,这与其细胞内Bcl2表达增加,Bax及Caspase3表达降低密切相关;4. 将低氧培养下的紫绀细胞(HC)与VEGF/ bFGF共价修饰的胶原补片复合,构建的EHTs行右室流出道修补后,可更好的维持补片形态,改善细胞生存,促进EHTs的再血管化进程。总之,在本研究中,我们利用一种最新构建的生长因子的缓释平台,以来源于C-CHD患者的hMSCs作种子细胞,构建了一种修复紫绀型先心病患儿心脏缺损的个体化的EHTs。我们期望通过细胞平台和种子细胞两方面的因素加速这种EHTs的再血管化进程,为当今复杂紫绀型先心病的纠治提供一种更加理想的EHTs的选择。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
超声微泡介导基因转染在心血管疾病治疗中的研究现状及展望
  • DOI:
    10.7507/1007-4848.201612044
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国胸心血管外科临床杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    覃雄海;康凯;孙露;田海;蒋树林
  • 通讯作者:
    蒋树林
肥厚型梗阻性心肌病患者二尖瓣病变的外科治疗
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国胸心血管外科临床杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康凯;蔡俊;贾智博;张宇南;张春风;朱智涛;谢宝栋;蒋树林;田海
  • 通讯作者:
    田海
从生物学诱导到工程化组装——组织工程心肌血管化的研究现状及展望
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国胸心血管外科临床杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡俊;康凯;蒋树林
  • 通讯作者:
    蒋树林
胶原补片上生长因子释放及对人骨髓干细胞增殖与分化的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国组织工程研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    啜俊波;康凯;孙露;曲辉;蔡俊;陈克功;谢宝栋;蒋树林;田海;李仁科
  • 通讯作者:
    李仁科
Improved Left Ventricular Aneurysm Repair with Cell- and Cytokine-Seeded Collagen Patches.
使用细胞和细胞因子种子胶原贴片改善左心室动脉瘤修复
  • DOI:
    10.1155/2018/4717802
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Stem cells international
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Qu H;Xie BD;Wu J;Lv B;Chuai JB;Li JZ;Cai J;Wu H;Jiang SL;Leng XP;Kang K
  • 通讯作者:
    Kang K

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    康凯
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 作者:
    朱正航;贾建鑫;郦振红;钱骅;康凯
  • 通讯作者:
    康凯

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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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