课题基金 / 基金详情

细胞外基质抗干细胞衰老在骨缺损修复中的应用研究

批准号:
82072410
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
陈曦
依托单位:
学科分类:
骨、关节、软组织损伤与修复
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈曦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
骨缺损修复是困扰临床的一项国际性医学难题,以干细胞(MSCs)为核心的骨组织工程将改变“拆东墙补西墙”的传统治疗模式。但干细胞会因缺损局部缺血、缺氧、炎细胞浸润的恶劣微环境,出现氧化应激性衰老,丧失自我更新并减弱组织修复能力。我们前期研究发现,利用脱细胞技术构建的细胞外基质(ECM)能有效降低炎症环境下干细胞内活性氧的过度累积、增强抗氧化功能并提高MSCs存活率。因此本项目假设“在体外重建ECM微环境,用于保护MSCs免受氧化应激导致的细胞衰老”,拟模拟氧化应激环境,明确ECM各基质成分对延缓干细胞衰老的调控;阐明SIRT1在ECM抗衰老中的作用机制;并在动物模型上验证ECM对骨缺损修复MSCs的抗衰老保护作用。研究成果将有助于阐明干细胞抗衰老的分子机理,提高干细胞修复骨缺损的临床疗效,设计具备精确调控细胞生长微环境、抗衰老功能的组织工程生物材料。
英文摘要
The reconstruction of large bone defects remains a major clinical challenge. Bone tissue engineering using mesenchymal stem cells (MSCs) holds great promise as an effective solution to the drawbacks of traditional bone reconstruction. However, it has been reported that MSCs subjected to oxidative stress may undergo a process of senescence in inflammatory and hypoxic microenvironment of defect site causes. Oxidative stress-induced senescence irreversibly inhibits MSCs proliferative ability, and suppresses their regenerative potentials. We previously reported that decellularized extracellular matrix (ECM) derived from MSCs facilitated large-scale expansion of MSCs in vitro and promoted their lineage specific differentiation. ECM microenvironment significantly decreased the intracellular accumulation of ROS in MSCs, significantly improved stem cell survival and antioxidant activity during oxidative stress. Hence, we propose that the reconstruction of the in vitro microenvironment could protect MSCs from oxidative stress-induced senescence. In the present study, we will utilize H2O2 to establish an oxidative stress environment and analyze the anti-senescence effects of ECM stromal components on MSCs. Also, we will focus on the critical role of SIRT1 in anti-senescence effects of ECM and further explore the underlying mechanisms. The repair of bone defects with MSCs will be further verified via rat model. It is anticipated that this study will help decipher the molecular mechanisms underlying anti-senescence effects of ECM, improve the effects of stem cell for repairing bone defects, and produce precise patterning of suitable scaffold for tissue engineering.
项目的背景:以干细胞为核心的骨组织工程技术在骨缺损修复领域具有广泛应用前景,但却面临受到氧化应激性损伤的挑战,不利于移植后MSCs的自我更新,影响再生修复效果。抗细胞衰老成为干细胞治疗领域迫切需要 解决的问题。细胞外基质(ECM)作为干细胞生存微环境的关键构成,在维系干细胞固有特性、精细调节细胞行为方面有至关重要的作用,细胞外基质如何调控干细胞衰老是再生医学重点研究的方向。..主要研究内容和重要结果: 建立MSCs氧化应激衰老模型,选用骨髓 MSCs作为构建细胞,利用脱细胞技术,获得脱细胞ECM,脱细胞过程保留了基质原有的纤维结构和组成成分。在保持干细胞原有特性的基础上,脱细胞ECM生物材料能极大提高MSCs的增殖效率和胞内抗氧化酶表达。在氧化应激环境下,ECM能逆转由 H2O2对 MSCs 成骨分化的抑制作用,降低活性氧过度累积、提高干细胞在氧化应激环境中的存活率。阐明AMPK-SIRT1信号通路在ECM延缓MSCs衰老机制中的关键作用。建立大鼠骨缺损模型,制备ECM-HAMA水凝胶材料,复合MSCs的ECM水凝胶材料在体内具有良好的成骨性能,新生骨量显著增多。..关键数据及其科学意义:本研究成功构建了由细胞分泌的细胞外基质,旨在提升间充质干细胞的培养效果,具体体现在其增殖效率和分化潜力的增强。结果表明,年轻化的细胞外基质在促进细胞增殖和分化方面展现出更显著的活性,同时增强了干细胞抵御氧化损伤的能力。揭示了AMPK-SIRT1信号通路在ECM延缓MSCs衰老机制中的关键作用。最终,构建ECM水凝胶材料,复合MSCs的ECM水凝胶材料在大鼠股骨缺损部位具有良好的成骨性能。在项目实施期间,共发表高水平的科研论文14篇(均附有项目编号),并有8人次参与国内重要学术会议,同时培养了2名硕士研究生。
褪黑素抗早衰效应在干细胞修复骨缺损中的应用及SIRT1介导机制的研究
  • 批准号:
    81702146
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈曦
  • 依托单位:
国际建筑遗产保护思想的演进及其本土化研究
  • 批准号:
    51508361
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈曦
  • 依托单位:
国内基金
海外基金