课题基金 / 基金详情

基于人诱导多能干细胞及结构色水凝胶构建“可视化”心脏芯片的研究

批准号:
82070430
项目类别:
面上项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
王伟
依托单位:
学科分类:
心脏/血管移植和辅助循环
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
心血管疾病严重威胁人类健康,近年来兴起的心脏芯片为体外研究心脏疾病,发育再生,筛选有效药物等提供了强有力的工具。然而,心脏芯片构建中还面临支架材料不理想,种子细胞有待优化及缺乏简单实时动态监测芯片功能的方法等问题。针对上述问题,本课题组前期研究证实:利用带沟槽表面微结构的GelMA结构色水凝胶,有利于促进人诱导多能干细胞来源的心肌前体细胞进一步向心肌细胞分化成熟,同时,通过颜色的变化可以实时“可视化”的反应心肌细胞的跳动频率和强度。本项目在此基础上,提出进一步改进GelMA结构色表面微结构和软硬度,寻找更为有利于促进心肌分化成熟的支架材料;同时,研究上述支架材料对不同分化阶段的诱导多能干细胞的心肌诱导分化能力,寻找构建心脏芯片的最优种子细胞来源。最后,构建实时“可视化”心脏芯片,实现动态监测心肌细胞分化过程,为研究心脏发育,药物筛选,疾病治疗提供全新工具和手段。
英文摘要
Cardiovascular disease is the number one killer seriously threatening human health. The heart-on-a-chip is emerging as a potential tool for investigating this type of disease and screening active drugs in recent years. At present, the construction of the heart-on-a-chip also faces problems such as no ideal scaffold materials, seed cells to be optimized, and the lack of a simple real-time dynamic monitoring chip function. To overcome the above mentioned problems, previous research by our research group has confirmed that the use of a GelMA structural color hydrogel with a grooved surface microstructure is beneficial to promoting the differentiation of cardiac precursor cells from human induced pluripotent stem cells into cardiomyocytes. The color change can "visualize" the beating frequency and intensity of cardiomyocytes in real-time. On the basis of this project, on the one hand, it is proposed to further improve the surface microstructure and hardness of the GelMA structure color , and to find scaffold materials that can further facilitate the differentiation and maturation of cardiomyocytes; on the other hand, to study the induction of different scaffold materials by different scaffolding stages, the induction of pluripotent stem cells to myocardial differentiation and maturation, and to find the source of ideal seed cells for constructing a heart-on-a-chip. Finally, a structural color hydrogel combined with ideal cell phases is used to construct a real-time "visualized" heart-on-a-chip, which dynamically monitors cardiomyocytes differentiation process and drug screening, and provides new tools and methods for studying cardiac development, drug screening, and disease treatment.
目的 探索基于人诱导多能干细胞和结构色水凝胶构建”可视化”心脏芯片的研究。 方法 制备出条纹结构色GelMA水凝胶,接种于人诱导多能干细胞来源的心肌前体细胞(Human induced pluripotent stem cell-derived cardiac progenitor cells,hCPCs),利用条纹结构色GelMA的颜色变化实时观察hCPCs分化过程中转录组变化,利用RNA-seq检测心肌细胞成熟相关基因的表达情况;利用光纤光谱仪显微镜检测结构色颜色变化反映人诱导多能干细胞来源的心肌细胞的成熟变化和对药物的反应。 结果 RNA-seq结果表明,条纹结构色GelMA较无条纹结构色GelMA可促进hCPCs分化及成熟,与心肌成熟相关的NPPA,与心肌结构相关的TNNT2,与能量代谢相关的PRKAA1,与钙调节相关的CACNA1C基因在条纹结构色GelMA上表达均明显上调;光纤光谱仪显微镜反射光波长结果表明,条纹结构色GelMA的颜色变化可以实时观察hCPCs分化及成熟情况,结构颜色反射光波峰周期性循环的频率对应于心肌细胞的搏动频率,随着心肌细胞的收缩和舒张,条纹结构色GelMA周期性地循环从红色变为蓝色。此外通过条纹结构色GelMA的颜色变化可以反应实时观察血管活性药物-异丙肾上腺素和艾司洛尔对hiPSC-CMs的药物效应。 结论 条纹结构色GelMA不仅可以促进hCPCs成熟,同时hCPCs分化及成熟过程也可以通过条纹结构色GelMA的颜色变化实时观察,此外条纹结构色GelMA的颜色变化可以对药物筛选进行灵敏的监测,为研究心脏疾病,药物筛选,发育再生,精准治疗等提供有力的工具。
ac4C修饰VEGFA mRNA改造hiPSC-CMs治疗心梗及机制研究
  • 批准号:
    82470417
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    王伟
  • 依托单位:
基于航天器群体智能的小行星协同探测研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王伟
  • 依托单位:
小行星引力场中航天器集群飞行最优一致性研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    王伟
  • 依托单位:
一体化取向纳米纤维膜经FAK/PI3K促进肌腱愈合的作用及机制研究
  • 批准号:
    82102557
  • 项目类别:
    青年科学基金项目(C类)
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金