Bioengineer a humanized Autonomic Neurovascular Innervation on a Chip

在芯片上设计人性化的自主神经血管神经支配

基本信息

  • 批准号:
    10195691
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 43.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-05-01 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

SUMMARY A significant amount of vein grafts fail after 5 years, which leads to the morbidity and mortality of patients receiving vein graft procedures. Successful adaptation of vein grafts to arterial hemodynamics is the key to a satisfactory clinical outcome. Nevertheless, vein grafts do not become an artery under arterial circulation. The incomplete adaptation of vein grafts to arterial hemodynamics may be the primary reason of vein graft failure. One of the missing links in the vein graft is the lack of innervation, whereas arteries are closely associated with the sympathetic/parasympathetic nerves. A recent study in embryonic development suggested that sympathetic innervation is critical for the proper development of arteries through releasing sympathetic neurotransmitters, raising an exciting possibility that providing innervation to the vein graft may facilitate the better switch of vein to artery, thus potentially leading to better clinical outcomes. To explore this possibility, here we propose to examine autonomic neural derived signals on the arterialization of vascular endothelial cells (ECs) and their impact on smooth muscle cells (SMC) phenotypes, by establishing a novel humanized vascular innervation model on a microphysiological chip. In this model, sympathetic/parasympathetic neurons, vascular endothelial cells and smooth muscle cells will be co-cultured and neural activity will be precisely controlled via optogenetic tools. We will study the impact of sympathetic/parasympathetic stimulation on the arterial differentiation of ECs and phenotypic modulation of SMCs. This research will generate fundamental knowledge on autonomic nerve signals on vascular cell fate, thereby having a direct impact on developing new methods to improve arterialization of vascular grafts.
概括 5年后,大量的静脉移植物失败了,这导致了患者的发病率和死亡率 接受静脉移植程序。成功适应静脉移植到动脉血流动力学是A的关键 令人满意的临床结果。然而,在动脉循环下,静脉移植并不成为动脉。这 静脉移植对动脉血流动力学的不完全适应可能是静脉移植衰竭的主要原因。 静脉移植中缺失的链接之一是缺乏神经,而动脉与 交感/副交感神经。胚胎发展的最新研究表明 通过释放同情心,同情神经对动脉的适当发展至关重要 神经递质,提出了一种令人兴奋的可能性,即提供对静脉移植的神经可能有助于 更好地将静脉转移到动脉,从而可能导致更好的临床结局。为了探索这种可能性, 在这里,我们建议检查有关血管内皮动脉化的自主神经派生信号 细胞(EC)及其对平滑肌细胞(SMC)表型的影响,通过建立一种新型人性化 微生物生理芯片上的血管神经模型。在此模型中,交感/副交感神经元, 血管内皮细胞和平滑肌细胞将共培养,神经活动将精确 通过光遗传学工具控制。我们将研究交感/副交感神经刺激对 EC的动脉分化和SMC的表型调节。这项研究将产生基本 关于血管细胞命运上自主神经信号的知识,从而直接影响开发新的 改善血管移植动脉化的方法。

项目成果

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专利数量(0)
Bioengineering the neurovascular niche to study the interaction of neural stem cells and endothelial cells.
  • DOI:
    10.1063/5.0027211
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Winkelman MA;Koppes AN;Koppes RA;Dai G
  • 通讯作者:
    Dai G
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