课题基金 / 基金详情

LOX激活及力学刺激提高体外构建软骨的力学强度

批准号:
81371703
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
周广东
依托单位:
学科分类:
组织器官再生机制与调控
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
夏万尧、郑蕊、朱月倩、何爱娟、殷宗琦、陶然、吴娟娟、殷德民

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
体外构建技术的诸多优势已使其成为软骨组织工程临床转化研究的重要趋势。本项目组目前已建立了体外软骨构建的关键技术平台,但力学强度不足问题严重阻碍了这一技术的临床转化。项目组研究发现,体外软骨强度不足主要与其基质大分子交联水平低下有关,抑制交联关键酶-赖氨酰氧化酶(LOX)活性能显著降低体外构建软骨的力学强度。研究中还发现,力学刺激能显著提高构建软骨的力学强度且能上调LOX的表达,而抑制LOX活性能完全阻断力学刺激的这一作用。尽管如此,仍有许多关键科学问题尚未阐明,例如:上调LOX活性是否有助于体外构建软骨力学强度的提高?力学刺激如何调控了LOX的表达?其主要信号通路与分子机制是什么?力学刺激与LOX激活对于提高体外软骨力学性能是否存在协同效应?本项目就是要通过对这些关键科学问题的深入研究及关键技术参数优化,改进体外软骨构建核心技术,提高体外构建软骨的力学性能,推动其临床应用转化。
英文摘要
In views of many advantages suitable for clinical translation, in vitro engineered cartilage has provided a promising approach for repair and functional reconstruction of cartilage defects. Previously, we have successfully established a series of crucial techniques for in vitro cartilage regeneration. However, the poor mechanical properties of in vitro engineered cartilage severely impede its clinical translation. Our recent results indicated that the low levels of cross-linking in cartilage matrix macromolecules was one of important reasons that caused poor mechanical strength of in vitro engineered cartilage, and that inhibiting the activity of lysyl oxidase (LOX, the unique key enzyme for collagen cross-linking) could significantly reduce the mechanical properties of in vitro engineered cartilage. Besides, it was also testified that mechanical stimulation could remarkably improve the mechanical strength of in vitro engineered cartilage and up-regulate the expression of LOX, and the effect of mechanical stimulation could be completely blocked by the inhibitor of LOX activity. Nevertheless, several important issues still need to be elucidated, for example: can mechanical preperties of in vitro engineered cartilage be enhanced by activating LOX? How does mechanical stimulation regulate the expression LOX? Which signaling pathway plays an important role in this process? Are there cooperative effects in enhancing mechanical properties of in vitro engineered cartilage between mechanical stimulation and LOX activation? In this project, these questions will be systematically investigated, the crucial parameters will be optimized, and thus the improved techniques for in vitro cartilage regeneration may be established. By these investigations, it is expected that the mechanical strength of in vitro engineered cartilage can be significantly enhanced, which apparently helps to promote the clinical translation of in vitro engineered cartilage.
各种原因所造成的软骨缺损或损伤临床上非常常见,临床上又缺乏理想的软骨移植供体。基于体外构建技术为的软骨缺损修复成功提供了强有力的保障,但力学强度不足已成为目前阻碍体外构建软骨临床转化的主要瓶颈。项目组前期研究发现,体外软骨强度不足主要与其基质大分子交联水平低下有关,抑制交联关键酶—赖氨酰氧化酶(LOX)活性能显著降低体外构建软骨的力学强度。本项目在此基础上,深入开展系列研究,进一步明确了抑制LOX活性对体外构建软骨力学强度的影响;证实了不同模式的力学刺激环境会不同程度增加体外软骨构建的LOX活性及含量的表达;对于LOX信号通路上下游中有影响的因子进行初筛,确定了可能对LOX活性有影响的活性因子(TGF-β1、BMP-1);应用软骨诱导培养体系结合不同力学刺激环境模拟,显著提升了体外构建软骨质和量;改进了静水压生物反应器,更精准地进行力学微环境仿生模拟;试制了动态生物反应器,系统正在进行优化;开展了应用LOX激活剂提高体外再生软骨力学性能的相关研究;针对组织工程软骨形态精确控制的问题,以阴茎植入体为研究模型,初步探索了力学刺激在增强软骨力学性能及再生软骨形态维持的影响。本项目相关研究成果已发表SCI收录论文10篇,总SCI影响因子55.830 分,国内外学术合作与交流10人次,培养研究生14人,全面完成了各项研究任务与考核指标。本项目研究成果明确了LOX活性对再生软骨力学性能的影响,并开展了应用LOX激活剂提高体外再生软骨力学性能的相关研究,为解决体外再生软骨力学性能不足及形态维持难题提供了新的途径,对推进组织工程软骨的临床转化具有重要意义。
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
DOI: 10.1089/ten.tea.2014.0277
发表时间: 2015-01
期刊: Tissue engineering. Part A
影响因子: --
作者: [Yueqian Zhu;Yingying Zhang;Yu Liu;R. Tao;Huitang Xia;Rui Zheng;Yuan Shi;Shengjian Tang]
通讯作者: Yueqian Zhu;Yingying Zhang;Yu Liu;R. Tao;Huitang Xia;Rui Zheng;Yuan Shi;Shengjian Tang
Tissue-engineered trachea regeneration using decellularized trachea matrix treated with laser micropore technique
利用激光微孔技术处理的脱细胞气管基质进行组织工程气管再生
DOI: 10.1016/j.actbio.2017.05.010
发表时间: 2017-08-01
期刊: ACTA BIOMATERIALIA
影响因子: 9.7
作者: [Xu, Yong, Li, Dan, Zhou, Guangdong]
通讯作者: Zhou, Guangdong
DOI: 10.1038/srep40489
发表时间: 2017-01-13
期刊: Scientific reports
影响因子: 4.6
作者: [He A, Liu L, Luo X, Liu Y, Liu Y, Liu F, Wang X, Zhang Z, Zhang W, Liu W, Cao Y, Zhou G]
通讯作者: Zhou G
The influence of Gelatin/PCL ratio and 3-D construct shape of electrospun membranes on cartilage regeneration
明胶/PCL 比例和电纺膜 3-D 结构形状对软骨再生的影响
DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.09.082
发表时间: 2014-01-01
期刊: BIOMATERIALS
影响因子: 14
作者: [Zheng, Rui, Duan, Huichuan, Zhou, Guangdong]
通讯作者: Zhou, Guangdong
9
    人残耳软骨细胞体外构建人耳形态软骨及其体内转归
    • 批准号:
      81571823
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58.0万元
    • 批准年份:
      2015
    • 负责人:
      周广东
    • 依托单位:
    骨髓基质干细胞体外构建耳廓形态软骨
    • 批准号:
      30973131
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      35.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      周广东
    • 依托单位:
    脂肪干细胞软骨潜能亚群的特异性分子标志
    • 批准号:
      30772264
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      28.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      周广东
    • 依托单位:
    骨髓基质细胞成软骨分化最佳诱导因素的探讨
    • 批准号:
      30300353
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      19.0万元
    • 批准年份:
      2003
    • 负责人:
      周广东
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金