骨组织工程技术构建骨髓造血微环境的相关研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31271027
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    79.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1003.组织工程学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Our previous study indicates that osteogenically-induced human bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) possess the capacity to form new bone and organize hematopoiesis when transplanted subcutaneously into immunocompromised mice using beta-tricalcium phosphate (β-TCP) as scaffolds, but the non-induced BMSCs do not have such similar capabilities. Moreover, it is found that adipose-derived stem cells (ASCs) and umbilical cord blood derived mesenchymal stem cells (UCB-MSCs) could be used as seed cells to repair bone defects, but they can not form new bone and bone marrow at ectopic sites using tissue engineering approaches. The objective of this study is to investigate the possibility of sorting and selecting these adult stem cells with sepcific osteogenic and hematopoietic potential. Firstly, with single-cell-cloning culture and osteogenic-induction identification, BMSCs which can form clones would be divided into two types: with or without the potential of osteogenic differentiation. By comparing the difference of surface protein expression between these two types of cells with gene analysis, certain surface proteins related to the osteogenic potential would be seleted. Then, such specific molecular markers could be used to sort ASCs and UCB-MSCs using flow cytometric analysis and immunological bead sorting.The expression of such related membrane proteins of osteogenic differentiated ASCs and UCB-MSCs is investigated at mRNA and protein levels using real-time PCR, Western blot and ELISA measurements. The relationship between specific membrane proteins and signal transducer pathways will be investigated, and RNAi techniques will be applied to confirm the function of these membrane proteins. The results of this project are expected to provide basis for tissue engineering hematopoietic microenvironment using different types of adult stem cells.
我们的前期研究发现成骨诱导分化的骨髓间充质干细胞(BMSCs)异位构建的组织工程骨伴有骨髓再生及造血功能,而未诱导分化的BMSCs则无此现象发生。进一步实验发现,脂肪源性干细胞(ASCs)及脐带血间充质干细胞(UCB-MSCs)可以作为骨组织工程种子细胞,但无异位成骨及再生骨髓的功能。本项目拟通过单细胞克隆培养、成骨定向诱导鉴定与基因组学的方法,将BMSCs分为具有成骨分化潜能和非成骨分化潜能的两类细胞克隆群,全面比较两者膜表面蛋白表达谱的差异,结合裸鼠皮下回植的体内实验结果,筛选确定与成骨/骨髓分化潜能相关的膜蛋白。在此基础上,通过流式细胞及免疫磁珠分选ASCs与UCB-MSCs的成骨细胞亚群,检验成骨诱导分化效果。开展特异性蛋白因子抑制实验,确定膜蛋白表达与细胞信号通路的相关性,并应用RNA干扰技术验证膜蛋白调控体内造血的功能,为建立稳定有效的骨组织工程构建造血微环境技术提供实验依据。

结项摘要

成体干细胞(骨髓间充质干细胞BMSCs;脂肪源性干细胞ASCs;脐带血间充质干细胞UCB-MSCs;肌肉来源干细胞MDSCs等)均为由多种细胞亚群组成的混合细胞群体,其亚群分型、分子标志与定向分化潜能等研究已成为组织工程与再生医学领域的热点内容。本课题立项以来,重点围绕成体干细胞特异性成骨潜能特性,开展了相关系列研究。运用组织工程技术体内模拟再造骨髓组织,证实早期(8周内)形成组织工程骨的成骨细胞来源于移植供体,之后供体细胞凋亡并为募集而来的宿主细胞替代;而新形成的骨髓造血细胞均来自宿主,并可在体内存在18个月以上。课题组在不使用免疫抑制剂的情况下,将成骨分化的犬同种异体ASCs复合珊瑚材料植入到颅骨标准缺损区,术后未发现CD4/CD8比值及其免疫相关细胞因子发生显著改变。通过GFP标记技术证实有新生骨组织形成并保持稳定6个月以上,明确了ASCs在组织工程骨组织形成过程中的转归。在人UCB-MSCs体外免疫原性研究方面,以混合淋巴细胞反应模拟体内免疫微环境条件,发现成骨诱导分化细胞HLA-II类分子的阳性表达率升高,对淋巴细胞增殖的抑制作用明显减弱,在干扰素-γ作用后反有刺激淋巴细胞增殖的效果。课题组观察了自体ASCs移植对双侧卵巢切除术后骨质疏松兔的影响,发现自体细胞移植治疗12周后,兔股骨远端骨小梁密度、数量、厚度及结构模型指数均明显高于对照组,证实自体ASCs移植对兔骨质疏松有一定的疗效。牛血清白蛋白(BSA)是胎牛血清中含量最高的蛋白成分,残余量过高会导致免疫排斥反应,进而影响组织工程骨植入人体的安全性。本课题研究表明:酶联免疫法适用于组织工程骨中BSA 残余量的检测;多孔支架材料较细胞更易吸附BSA,植入前的清洗程序对BSA残余量有显著影响。在优化组织工程骨体内外成骨条件的基础上,课题组证实ASCs条件培养液可通过旁分泌生长因子的方式促进兔眼表角膜化学损伤,探讨了人眼眶ASCs体外增殖与分化能力随年龄增长的变化规律,并首次从人眼轮匝肌中分离培养获得MDSCs,其具有贴壁培养、体外扩增和多向诱导分化潜能。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
组织工程骨的牛血清白蛋白残余量检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    组织工程与重建外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹文焘;刘广鹏
  • 通讯作者:
    刘广鹏
Adipose-derived stem cells alleviate osteoporosis by enchancing osteogenesis and inhibiting adipogenesis in a rabbit model
脂肪干细胞通过增强成骨作用和抑制兔子模型中的脂肪生成来缓解骨质疏松症
  • DOI:
    10.1016/j.jcyt.2014.07.009
  • 发表时间:
    2014-12-01
  • 期刊:
    CYTOTHERAPY
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Ye, Xinhai;Zhang, Peng;Liu, Guangpeng
  • 通讯作者:
    Liu, Guangpeng
miR-203 Acts as a Tumor Suppressor Gene in Osteosarcoma by Regulating RAB22A.
miR-203 通过调节 RAB22A 作为骨肉瘤的抑癌基因
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0132225
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yang D;Liu G;Wang K
  • 通讯作者:
    Wang K
成骨分化的人脐带血间充质干细胞免疫原性的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨大威;林和敏;刘广鹏
  • 通讯作者:
    刘广鹏
Q开关翠绿宝石激光和强脉冲光治疗面部雀斑的疗效和安全性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    浙江创伤外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林和敏;刘广鹏;周胜杰;叶信海
  • 通讯作者:
    叶信海

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其他文献

低温冻存对人脂肪来源干细胞成骨能力影响的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宇琳;周恒;孙剑;崔磊;刘广鹏
  • 通讯作者:
    刘广鹏
硫酸镁湿敷减轻眼部成形术后并发症的临床效果
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华医学美学美容杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金逸;韩芳;张凯丽;刘广鹏
  • 通讯作者:
    刘广鹏
长期体外培养对人脐血间充质干细胞成骨分化潜能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    组织工程与重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周恒;张文杰;刘广鹏;崔磊;李宇琳;孙剑
  • 通讯作者:
    孙剑
长江口邻近海域冬、夏季溶解有机碳分布特征及影响因子研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    海洋通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王腾;刘广鹏;朱礼鑫;高磊;李道季
  • 通讯作者:
    李道季
人脐血间充质干细胞修复颅骨缺损的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华整形外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张文杰;李宇琳;SUN Jian;崔磊;CUI Lei;LI Yu-lin;孙剑;刘广鹏;LIU Guang-peng;CAO Yi-lin;曹谊林;ZHANG Wen-jie
  • 通讯作者:
    ZHANG Wen-jie

其他文献

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刘广鹏的其他基金

人眼轮匝肌来源骨骼肌干细胞治疗肌萎缩症的机制研究
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    面上项目
成骨和成软骨诱导分化的脂肪干细胞免疫原性研究
  • 批准号:
    81171475
  • 批准年份:
    2011
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    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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