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骨架相关蛋白介导的材料物理性征对干细胞命运的调控及其机制研究
结题报告
批准号:
31872752
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
王慧明
依托单位:
学科分类:
C1003.组织工程学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
应彬彬、赵文权、龚佳幸、周颖、洪逸、孙苗、朱丽琴、王少龙、何建祥
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中文摘要
干细胞治疗被广泛用于组织缺损的修复,然因其种子细胞来源稀少、体外扩增易引入外源性生物因素故依然是再生医学研究的难点与热点。课题组长期致力于多型物理因素调控干细胞干性或分化性能的研究,已证明不同材料表面微纳结构、硬度、原子排列方式等物理因素对MSCs具有不同程度的分化调控作用,并对其调控机制进行了初探。基于此,本研究拟通过制备不同类型的材料表面物理性征,调控干细胞的生物学行为,分析hESCs来源的间充质干细胞及内皮类细胞在不同材料界面的基因表达谱;同时,筛选并优化不同细胞分化状态需求下的最优材料表面物理性征,并对其具体调控机制进行深入探讨,阐明骨架蛋白相关Rac1/PAK通路和(或)Rho/ROCK通路介导的材料物理性征对干细胞命运调控的具体过程;在此基础上,优化干细胞体外扩增体系,为干细胞治疗和组织工程的临床应用提供理论基础和实验依据。
英文摘要
Stem cell therapy is widely used in repairing tissue defect. However, it is still a difficult topic in regenerative medicine research because the seed cells are scarce and easy to insert exogenous biological factors during expansion in vitro. Our research group study how the physical factors regulate stem cell differentiation an stemness for a long period. We have proved that micro- or nano-structure, hardness, arrangement mode of atoms and other physical factors have different effects on the differentiation of MSCs, and we have started to deliberate the regulation mechanism. Based on these, this project aims to regulate the biological behavior of stem cells through different material surface physical characteristics and analyse the gene expression patterns of hESC-MSCs and hESC-ECs on different material interfaces. At the same time, we will choose and optimize the most suitable surface physical characteristics for different stages of differentiation, probe the regulation mechanism, clarify the specific process of material surface physical characteristics regulate the stem cell fate mediated by skeleton protein related Rac1/PAK pathway and (or) Rho/ROCK pathway. On thses basis, we can optimize the amplification system of stem cells in vitro and provide theoretical and experimental basis for clinical application of stem cell therapy and tissue engineering.
干细胞治疗被广泛用于组织缺损的修复,然因其种子细胞来源稀少、体外扩增易引入外源性生物因素故依然是再生医学研究的难点与热点。课题组长期致力于多型物理因素调控干细胞干性或分化性能的研究,已证明不同材料表面微纳结构、硬度、原子排列方式等物理因素对MSCs具有不同程度的分化调控作用,并对其调控机制进行了初探。基于此,本研究分别采用光蚀刻法和双层光刻技术结合各向异性腐蚀技术,制备螺旋图案和微锥阵列,并通过对细胞在上述界面铺展和分化过程中细胞伪足的观察和骨架系统以及相关通路的检测,探讨了细胞感受图案化信号影响细胞行为以及细胞的机械敏感性调控可能是整合素-黏着斑蛋白激酶(FAK)介导的MAPK通路和Rho/ROCK通路的作用,化学因素可促进细胞机械敏感性。课题组进一步使用4D打印技术构建了具有温度响应的形状记忆聚合物,实现了材料界面从平整到突起以及相对应干细胞从细胞增殖状态向分化状态的精准调控,与动态变化引起细胞骨架的牵拉以及细胞核的变形相关,从而引起YAP和Lamin A/C蛋白的表达量上调,两者协同作用加快了干细胞成骨向的分化。本研究为组织工程技术提供了新的理念和方法,对促进骨组织工程发展具有重要意义。
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专利列表
Biodegradable intramedullary nail (BIN) with high-strength bioceramics for bone fracture
用于骨折的高强度生物陶瓷可生物降解髓内钉(BIN)
DOI:10.1039/d0tb02423f
发表时间:2021
期刊:Journal of Materials Chemistry B
影响因子:7
作者:Sun Miao;Shao Huifeng;Xu Haibin;Yang Xiaofu;Dong Mingyi;Gong Jiaxing;Yu Mengfei;Gou Zhongru;He Yong;Liu An;Wang Huiming
通讯作者:Wang Huiming
DOI:10.1007/s42242-023-00240-8
发表时间:2023-06-16
期刊:BIO-DESIGN AND MANUFACTURING
影响因子:7.9
作者:Lu, Jingyi;Sun, Miao;Wang, Huiming
通讯作者:Wang, Huiming
DOI:10.1007/s42242-020-00104-5
发表时间:2021
期刊:Bio-Design and Manufacturing
影响因子:7.9
作者:Kejie Lu;Ying Qian;Jiaxing Gong;Ziyu Zhu;Jun Yin;Liang Ma;Mengfei Yu;Huiming Wang
通讯作者:Huiming Wang
DOI:--
发表时间:2022
期刊:Biomedical Materials
影响因子:4
作者:Jiaxing Gong;Ying Qian;Kejie Lu;Ziyu Zhu;Lixuen Siow;Chaoying Zhang;Siyi Zhou;Tianyi Gu;Jun Yin;Mengfei Yu;Huiming Wang;Huayong Yang
通讯作者:Huayong Yang
3D Cell Culture—Can It Be As Popular as 2D Cell Culture?
3D 细胞培养——它能像 2D 细胞培养一样受欢迎吗?
DOI:10.1002/anbr.202000066
发表时间:2021-02
期刊:Advanced NanoBiomed Research
影响因子:3.4
作者:Miao Sun;An Liu;Xiaofu Yang;Jiaxing Gong;Mengfei Yu;Xinhua Yao;Huiming Wang;Yong He
通讯作者:Yong He
整合素β1蛋白功能构象依赖的动态骨膜样支架促进颅颌面骨再生机制研究
  • 批准号:
    82370919
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王慧明
  • 依托单位:
新型光控流体组织工程材料促进种植体周骨缺损修复的作用及机制研究
  • 批准号:
    82020108011
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    248万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    王慧明
  • 依托单位:
基于定向光控细胞片层技术的血管化组织工程肌肉的构建及机制研究
  • 批准号:
    81670972
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    王慧明
  • 依托单位:
基于RGD修饰的TiO2纳米点调控细胞薄层培养技术促进组织工程骨中三维血管生成及机制研究
  • 批准号:
    81371120
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    王慧明
  • 依托单位:
基于光控细胞薄层培养技术的复合组织的构建及生物学性能研究
  • 批准号:
    81171003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    王慧明
  • 依托单位:
天然珍珠质修饰生物钛种植体的表面性状和生物活性研究
  • 批准号:
    30572061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    王慧明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金