电离辐射致骨髓造血慢性损伤的效应与机制研究
批准号:
81930090
项目类别:
重点项目
资助金额:
297.0 万元
负责人:
王军平
依托单位:
学科分类:
放射医学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
王军平
中文摘要
骨髓造血组织是电离辐射敏感组织,但电离辐射对骨髓造血的远期影响作用与机制尚远未阐明。基于骨髓造血干细胞(HSCs)自身特性及我们前期发现,推测辐照后HSCs基因组不稳定性的延迟形成及子代细胞遗传累积引发了系列病理反应,从而引起HSCs及骨髓造血慢性损伤。本项目拟采用基因组及转录组测序、代谢组学分析、单细胞移植等技术,首先构建辐照小鼠HSCs基因组不稳定性发生图谱并筛选易感基因,再从微核延迟形成与子代细胞遗传累积、cGAS-STING通路活化、局部炎症反应、能量代谢模式改变并最终通过氧化应激和表观遗传重塑影响HSCs自我更新和偏向分化等层面,深入阐明辐射诱导骨髓造血慢性损伤的分子机制。同时,结合HSCs动员与再定植特性揭示局部辐照引起远端骨髓造血损伤的发生机制。最后,观察调控cGAS-STING通路、炎症反应和线粒体代谢对HSCs慢性损伤的防治作用,为电离辐射后远期造血损伤的救治探寻新思路。
英文摘要
Although it is well-defined that bone marrow (BM) is sensitive to ionizing radiation (IR), the long-term BM hematopoietic damages induced by IR and the underlying mechanisms are still far from elucidated. Based on the unique features of hematopoietic stem cells (HSCs) and our previous research findings, we presume that delayed and accumulated formation of progeny-hereditary genomic instabilities of HSCs after IR exposure triggers a series of pathological reactions, resulting in long-term HSC damages and ultimately leading to abnormal BM hematopoiesis. In this study, by adopting genome and transcriptome sequencing, metabolomics analysis and single cell transplantation, we will firstly construct the map of genomic instabilities in HSCs and screen the susceptibility genes. Then, we will deeply elucidate the molecular mechanisms of IR-induced long-term HSC damages including declined self-renewal, myeloid-biased differentiation from the perspectives of delayed formation and progeny-hereditary accumulation of micronuclei, cGAS-STING pathway activation, local inflammatory response, energy metabolism pattern shift, ROS overproduction and epigenetic reprogramming. Subsequently, we will reveal the mechanisms of abscopal BM hematopoietic damages induced by IR from the perspectives of HSC mobilization and recolonization. Finally, we will evaluate the preventive and therapeutic effects of intervention of cGAS-STING pathway, inflammatory response and mitochondrial metabolism on IR-induced long-term HSC damages. The aim of this study is to unmask the effect and underlying mechanisms of IR in inducing HSC long-term damage and to search effective approaches for the treatment of IR-induced long-term hematopoietic damage.
骨髓造血组织对射线非常敏感,但电离辐射引起骨髓造血慢性损害的作用与机制尚远未阐明。本项目研究旨在深入揭示电离辐射对骨髓造血的慢性损害效应及机制,阐明电离辐射诱导骨髓造血微环境慢性炎症反应并导致造血干细胞(HSCs)慢性损害作用与机制,揭示局部骨髓电离辐射对远端HSCs的损伤作用与机制,并重点探讨cGAS-STING通路改变、细胞能量代谢转化等在电离辐射诱导HSCs慢性损伤中的作用与机制。我们严格按项目计划任务开展了研究。首先,成功建立电离辐射致骨髓造血慢性损伤小鼠动物模型,基于该动物模型系统揭示了电离辐射诱导骨髓HSCs慢性损害的病理特点。然后,从骨髓HSCs基因组不稳定性及其子代遗传累积、cGAS-STING通路活化、慢性炎症反应介导能量代谢模式转变等层面,深入阐明了电离辐射诱导骨髓HSCs慢性损害的细胞与分子机制。在此基础上,进一步明确了电离辐射通过诱导骨髓HSCs慢性损害进而引发白血病、感染及实体器官肿瘤风险升高的发生机理,并找到易感基因。同时,从受照侧骨髓细胞铁死亡、远端骨髓细胞cGAS-STING通路活化、炎症因子介导远端骨髓HSCs活化动员等层面,阐明了局部电离辐射对远端骨髓HSCs的损害效应及分子机制。最后,从调控cGAS-STING通路、能量代谢及易感基因活性等角度寻找到防治电离辐射致骨髓造血慢性损害的新靶点,为电离辐射致骨髓造血慢性损伤的防治提供了新思路。在该项目的资助下在Cell Stem Cell、Cell Mol Immunol、Nat Commun、Leukemia等国际著名期刊发表SCI论文21篇(第一标注13篇),其中两篇文章被国家自然科学基金委作为优秀资助成果在其官网进行推荐;相关研究成果获重庆市自然科学奖一等奖1项。
电离辐射诱导巨核细胞损伤对造血干细胞稳态的影响作用与机制研究
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批准号:81573084
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:王军平
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依托单位:
E21R突变增强血清环境中人α防御素5抗病原微生物活性的分子机制与生物学意义
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批准号:81271898
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2012
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负责人:王军平
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依托单位:
TPOR与GHR信号通路交叉对话在巨核祖细胞增殖分化和血小板生成调控中的作用研究
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批准号:31071025
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2010
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负责人:王军平
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依托单位:
基于体外定向进化的人α防御素5抗病毒活性筛选及功能验证
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批准号:30771892
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项目类别:面上项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2007
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负责人:王军平
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依托单位:
一种辐射诱导肠上皮表达基因的分子克隆与鉴定
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批准号:39970232
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项目类别:面上项目
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资助金额:14.0万元
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批准年份:1999
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负责人:王军平
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依托单位:
国内基金
海外基金