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TGF-β1/EGR2信号通路在牙髓干细胞成牙分化及生物牙根再生中的作用和机制研究

批准号:
82071072
项目类别:
面上项目
资助金额:
53.0 万元
负责人:
李杰
依托单位:
学科分类:
口腔颅颌面组织器官缺损修复与再生
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李杰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
构建生物牙根的组织工程技术手段是目前较为可行的牙再生策略,然而生物牙根再生的关键在于如何定向调控干细胞成牙分化。前期研究发现,处理牙本质基质(Treated dentin matrix,TDM)是诱导细胞成牙分化和实现生物牙根再生的理想模型。项目组首次阐明了TDM的蛋白组,并发现TDM诱导人牙髓干细胞成牙分化时早期生长应答因子2(Early growth response 2,EGR2)表达显著上调,但其具体作用和表达调控机制尚不清楚。根据生物信息分析等实验结果认为可能与TDM中含量丰富的TGF-β1有关。本研究拟以TDM为诱导微环境,以EGR2为切入点,研究其在牙髓干细胞成牙分化中的作用,重点探讨其转录调控机制,并研究其在牙根发育及再生中的功能。本研究将为定向调控干细胞成牙分化提供实验基础,为生物牙根成功率的提高提供理论依据。
英文摘要
Tissue engineering techniques based biological tooth roots construction is currently a more feasible tooth regeneration strategies. However, the key to biological tooth root regeneration lies in how to commit stem cells into odontogenic lineage. Previous studies have found that treated dentin matrix (TDM) is an ideal model for inducing odontogenic differentiation and achieving biological root regeneration. Our group clarified the proteome of TDM for the first time and found that the expression of early growth response 2 (EGR2) was significantly up-regulated when TDM induced human dental pulp stem cells to differentiate into odontogenic lineage. However, the specific role and expression regulation mechanism of EGR2 are not clear. According to experimental results such as bioinformatics analysis, it may be related to the rich TGF-β1 in TDM. This study aims to use TDM as the induction microenvironment, to explore the molecular mechanism of odontogenic differentiation with EGR2 as the entry point in dental pulp stem cells. This study focus on the transcriptional regulation mechanism of EGR2, as well as to explore its function in tooth root development and regeneration. This study will provide an experimental basis for the targeted regulation of odontogenic differentiation of stem cells, and provide a theoretical basis for improving the success rate of biological tooth root.
处理牙本质基质(Treated dentin matrix,TDM)作为源于牙齿的天然无细胞ECM材料,拥有与天然牙本质近似的空间结构和丰富蛋白成分,是体外诱导干细胞成牙分化及实现生物牙根再生的理想材料。然而,其背后复杂生物学机制不明,制约了生物牙根成功率提升与新型生物材料开发。.本项目立足前期研究结果,从TDM与牙髓干细胞 (Dental Pulp Stem Cells, DPSCs)相互作用切入,多维度探究其调控的DPSCs关键转录因子EGR2、表达的关键生长因子及富含的ECM蛋白等,并拓展了新的种子细胞与生物材料来源。揭示关键机制如下:其一,TDM释放的富含生长因子TGF-β1调控转录因子EGR2表达,促进hDPSC细胞外基质合成以助力牙根再生。与对照组相比,Prx1-Cre;EGR2fl/fl条件性基因敲除小鼠在正常牙与骨发育中无显著变化,但高咬合力下牙周膜增宽更明显,根分叉区胶原纤维排列疏松且ECM破坏加重,表明EGR2借由对ECM的调控影响牙根修复再生。其二,TDM促使TGF-β超家族重要成员GDF15表达与分泌,进而促进hDPSC成牙分化。且GDF15对hDPSC增殖有促进作用。用其预处理的hDPSC与羟基磷灰石/β-磷酸三钙 (Hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate, HA/β-TCP)或明胶甲基丙烯酰 (Gelatin methacryloyl, GelMA)复合可促体内骨再生,该作用与TGF-β/SMAD信号通路相关。其三,TDM富含的基质蛋白成分EMILIN-1促进hDPSC黏附、增殖与成牙分化。提示其可以作为促进生物材料功能化的重要活性蛋白。首次解析的上述三种机制为生物牙根再生奠定理论基础与数据支撑。此外,猪TDM具与人TDM相似成牙诱导能力,首次鉴定其278种蛋白,阐释物种间蛋白保守性、蛋白网络构成及hub蛋白,从分子层面证实其作为生物牙根材料替代来源的可行性。鉴于牙源性干细胞数量有限且获取难,本项目发现人脂肪干细胞可作生物牙根再生的种子细胞替代,在促血管再生方面优势显著,展现其于牙髓组织再生中的重要潜力。
新型仿生处理牙本质基质在生物牙根再生中的免疫调控作用和机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    李杰
  • 依托单位:
伴Ⅱ型糖尿病牙周炎诱发牙周膜干细胞内质网应激的分子调控机制研究
  • 批准号:
    CSTB2022NSCQ-LZX0004
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    李杰
  • 依托单位:
l-CaD在牙周膜细胞成牙本质分化过程中的功能和机制研究
  • 批准号:
    81700932
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李杰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金