SDF-1/CXCR-4激活Rap1通路促进ASCs共培养体系成骨成血管作用的机制研究

批准号:
81900977
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
吴淑仪
依托单位:
学科分类:
H1502.口腔颅颌面组织器官缺损修复与再生
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
成骨区血管化难是限制组织工程骨用于修复颅颌面骨缺损的关键。我们前期发现成骨成血管双向诱导分化的脂肪间质干细胞(ASCs)共培养后成骨成血管能力显著提高,且SDF-1/CXCR-4在其中起关键作用。高通量测序检测发现双向诱导分化ASCs共培养后Rap1等多个通路被激活。这些被激活的通路大部分受Rap1通路调控。进一步的阻断实验发现SDF-1/CXCR-4与Rap1通路密切相关。基于此,我们提出以下科学假说:双向诱导分化ASCs共培养后成骨成血管能力增强可能由SDF-1/CXCR-4激活Rap1通路进行调控。故本项目拟通过多节点正反向干扰实验体外验证该假说,明确Rap1作用亚型及激活路径,并利用过表达及抑制Rap1作用亚型和激活酶的共培养体系,体内探究SDF-1/CXCR-4介导Rap1通路调控血管化骨组织重建的机制,明确关键靶点,为优化ASCs共培养体系,提高颅颌面骨缺损修复效果提供新思路。
英文摘要
The difficulty of vascularization in osteogenic region is the key to limit the use of tissue engineered bone in repairing cranio-maxillofacial defects. Adipose-derived stem cells (ASCs) are relatively readily available from adipose tissues, which have shown great promise for osteogeneration and vascularization. In our recent studies, we found that co-cultured ASCs showed increased osteogenic and angiogenic differentiation, owing to the regulation of SDF-1/CXCR-4. RNA sequencing (RNA-seq) showed that multiple pathways such as Rap1 pathway were activated after co-culture. It’s worth noting that most of these activated pathways are regulated by the Rap1 pathway. Further blocking experiments showed that SDF-1/CXCR-4 axis was closely related to Rap1 pathway. Based on these, we propose the following hypotheses: the enhancement of osteogeneration and vascularization of co-cultured ASCs may be regulated by the SDF-1/CXCR-4 mediated Rap1 pathway. Therefore, this project is to verify the hypothesis in vitro through multiple nodes interference clarifying the functional Rap1 subtypes and activation pathway, and further utilize ASCs co-culture system which are overexpressing and inhibiting functional Rap1 subtype and activase to explore the mechanism of SDF-1/CXCR-4 mediated Rap1 pathway in the regulation of vascularized bone reconstruction in vivo, hoping to identify the key target point for optimizing ASCs co-culture system and finally improve the effect of cranio-maxillofacial bone reconstruction.
颅颌面骨缺损是口腔临床常见的重大疾病,组织工程骨修复已成为颅颌面骨缺损修复的新方向。骨是高度血管化的组织,成骨区血管化难是限制组织工程骨应用的关键。脂肪间质干细胞(ADSCs)来源广泛,易获取,成骨成血管潜能优异。申请人在前期发现成骨成血管双向诱导分化的ADSCs非接触共培养后成骨成血管能力显著提高,且SDF-1/CXCR-4轴在其中起关键作用。通过本项目的实施,我们使用高通量测序后发现双向诱导分化ADSCs共培养后PI3K-AKT、p38MAPK、肌动蛋白调节及粘着斑通路等多个通路被激活,且这些通路均受Rap1通路的调控。进而,我们使用AMD3100阻断SDF-1和CXCR-4的结合后,检测发现两种共培养细胞Rap1的表达量没有明显变化,但Rap1的活性形式 GTP-Rap1 表达均明显下降。因此,在ADSCs共培养体系中 SDF-1/CXCR-4 轴的增强可能作为上游信号激活Rap1通路后,进一步激活下游多个信号通路,从而增强共培养细胞的成骨成血管能力。之后,我们构建大鼠颅骨缺损模型,将ADSCs细胞接种在RADA16-I上后植入大鼠颅骨缺损区,观察缺损区骨再生和血管生成情况,发现共培养后的ADSCs骨再生和血管再生能力最强。综上,本项目通过分析并干扰成骨成血管双向诱导分化的ADSCs共培养后交互对话机制中的关键靶点,为优化ADSCs共培养体系,提高颅颌面骨缺损修复效果提供新思路。
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
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DOI:10.1038/s41467-021-23069-0
发表时间:2021-06-03
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Wu S;Xu J;Zou L;Luo S;Yao R;Zheng B;Liang G;Wu D;Li Y
通讯作者:Li Y
Osteogenic differentiation of BMSCs on MoS2 composite nanofibers with different cell seeding densities
不同细胞接种密度的MoS2复合纳米纤维上BMSCs的成骨分化
DOI:10.1007/s13204-020-01473-0
发表时间:2020-06-04
期刊:APPLIED NANOSCIENCE
影响因子:--
作者:Luo, Shulu;Wu, Shuyi;Li, Yan
通讯作者:Li, Yan
钛表面新型抗生物膜双嵌段高分子刷的精准制备及其构效机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52万元
- 批准年份:2022
- 负责人:吴淑仪
- 依托单位:
BC-NCl/CS-HAP多功能引导骨再生纳米复合膜的制备及其构效机制研究
- 批准号:n/a
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:吴淑仪
- 依托单位:
双向诱导分化的ASCs共培养体系成骨成血管功能相互促进的交互对话机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:吴淑仪
- 依托单位:
国内基金
海外基金
