来自由软骨下骨成骨细胞直接转化为功能性软骨细胞及其关节软骨再生潜力的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871784
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H0604.骨、关节、软组织损伤与修复
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Articular cartilage damage is a highly prevalent and impairing condition in the osteoarthritic joint, progressively worsening in association with continuous cartilage loss but a limited intrinsic capacity of self-healing. Current treatment options for full-thickness cartilage lesions are particularly insufficient. Whereas implantation of autologous chondrocytes from donor cartilage relies on the very restricted retrieval efficiency, commercially available therapies using exogenous stem cells have yet to show more complete morphological formation and functional recovery of native-like cartilage tissue. These limitations have motivated us to search within the joint for an alternative reliable self-cellular material and a therapeutic strategy that could offer a novel rationale for future approach to the regenerative healing of full-thickness cartilage defects in situ. Indeed, the only other functional cells in the lesion are the osteoblasts from the subchondral bone plate localized near the deep zone of the cartilage. We hypothesized that direct reprogramming of osteoblasts of the bare bone exposed may convert them into chondrocyte-like cells and evoke regenerative potential toward forming neo-cartilaginous tissue that would heal the defect. In the present study, we are aiming at establishing a procedure to directly convert subchondral bone osteoblasts (SBO) into functional chondrocytes by transducing a set of defined transcription factors and implanting the cells over the damaged area to allow formation of neo-cartilaginous tissue. We thus have first isolated the mouse knee cartilage and subchondral bone of the hindlimb of mice and performed real-time PCR and DNA microarray to detect changes of differentially expressed transcription factor genes between samples of the two different tissue origins. We have also screened candidate transcription factors for conversion into chondrocyte-like cells from the cell line created from the primary culture of SBO. Efficacy of the direct conversion will be next verified on freshly isolated SBO cells. We have also established a novel mouse model for full-thickness articular cartilage lesion by means of the micro-cutting technique we recently developed. Both cell morphology and gene expression profiles as well as functionality will be analyzed on the induced chondrogenic cell line after transduction of SBO with defined transcription factors. Further, SBO transduced with defined transcription factors will be implanted into the articular cartilage defects created in mice and any hyaline cartilage formation will be determined. We believe that, by direct conversion of nearby osteoblasts into reparative chondrogenic cells and functional cartilage, our approach may eventually lead to the development of a new effective in-situ regenerative treatment regimen for full-thickness cartilage defect in subjects who suffer from osteoarthritis and other joint diseases.
关节软骨损伤发病率日益增加,但有限的软骨自愈能力致使损伤不断加重。除全关节转换术外,目前尚缺乏修复软骨全层缺损恢复关节功能的有效治疗方法。鉴于自体软骨细胞和外源干细胞移植的局限性,我们积极寻找更为适合的种子细胞。基于软骨全层缺损暴露缺损底部软骨下骨的现象,以缺损面上唯一细胞类型软骨下骨成骨细胞(SBO)作为软骨再生的细胞来源可能是修复治疗全层缺损的新希望。为此,本项目拟研究利用细胞重编程技术诱导SBO向功能性软骨细胞直接转化的治疗策略。前期工作中,我们进行了转录组差异表达分析,并通过SBO细胞系筛选出重编程所需的候选转录因子组合。本项目将开展诱导因子组合优化,提高重编程效率,在小鼠软骨全层缺损位点接种重编程启动后的SBO验证体内形成新生软骨组织潜力等一系列研究。我们希望在NSFC资助下,通过该项研究将为基于毗邻细胞的原位组织修复技术的临床转化奠定基础,为重度软骨缺损患者带来崭新机遇。

结项摘要

关节软骨分解和软骨下骨板暴露常见于大多数骨关节炎疾病,而找到关键细胞类型满足晚期软骨损伤组织再生的迫切需要仍悬而未决。除关节软骨细胞外,唯一主要靠近全层软骨病变的功能细胞是软骨深区下方的软骨下成骨细胞。而两种细胞都来自共同祖细胞,这为采用软骨下成骨细胞作为ACC的新来源提供了细胞与分子基础。为此,我们建立一个重编系统,筛选可诱导转分化的转录因子(TF)。cDNA微阵列表明,超过20个基因具有高度软骨特异性和随着年龄的增长而显着下调的特性。经初步筛选后,我们根据同时诱导II型胶原蛋白和聚蛋白多糖的表达,确定了一些具有重编效应的TF,并最终优化了含有Sox9和Sox5的两个3-TF组合,分别联合Plagl1或c-Myc后表现出重编倾向,即深层成熟软骨细胞和表层前体细胞表型,且据具有形成软骨微球能力。该研究结果对开发用于重建全层软骨缺损的新型原位再生策略具有重要意义。作为淋巴细胞重要组成部分的T细胞,在炎症过程中具有关键作用,可使骨关节炎中的ACC退变。T细胞经分化形成大量可进入外周组织的效应细胞和少数局限于循环且无效应功能的中枢记忆细胞。因此,限制效应细胞的产生或将它们分化为记忆细胞,有可能消弱炎症反应。我们发现具有免疫调节和抑炎作用的天然药物产品小檗碱显着抑制了效应细胞增殖,而同时显着促进了记忆分化;这主要是通过激活的AMPK和Stat5进行协调。因此,这项研究将有助于对天然产物的免疫调节作用及其在治疗自身免疫性疾病和可能改善组织再生方面潜在机制的理解。基于纳米技术的药物输送系统正在成为改善药物吸收/生物利用度的有效方法。我们设计了一种用于组织靶向小分子药物递送系统的微纳米封装混合递送系统。该系统通过将载药的聚(乳酸-乙醇酸)纳米颗粒(PLP)封装到微环境敏感的药物预包埋聚丙烯酸甲酯(PMA)基质中,形成由游离药物和含药PLP组成的复合微粒。一旦进入适当的环境,游离小分子可几乎立即完全释放发挥作用,而PLP所含药物随后可进行持续释放,提供长期药效。混合递送系统代表了将治疗(如重编程因子或抗炎分子)递送至靶组织或靶细胞的新型药物传输手段。选择恰当的软骨生成细胞类型的重要性在于可能产生奇效。此外,结合纳米制剂、微胶囊、纳米胶束或活载体等先进的递送技术,装载生物效应更好的化合物或特别是天然产物,可能有助于那些总是伴有炎性的缺损软骨组织再生的靶向治疗。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
Direct Reprogramming of Mouse Subchondral Bone Osteoblasts into Chondrocyte-like Cells.
将小鼠软骨下骨成骨细胞直接重编程为软骨细胞样细胞
  • DOI:
    10.3390/biomedicines10102582
  • 发表时间:
    2022-10-14
  • 期刊:
    Biomedicines
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
  • 通讯作者:
Oral immunization induces a novel CXCR6+β7+ intraepithelial lymphocyte subset predominating in the small intestine
口服免疫诱导小肠中占主导地位的新型 CXCR6 β7 上皮内淋巴细胞亚群
  • DOI:
    10.1111/sji.12996
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Scandinavian Journal of Immunology
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Li Jing B.;Li Jing J.;Li Mingyan;Gao Changxing;Zhang Lingzhi;Li Meihan;Zhu Qing
  • 通讯作者:
    Zhu Qing
Micro- and Nanoencapsulated Hybrid Delivery System (MNEHDS): A Novel Approach for Colon-Targeted Oral Delivery of Berberine
微米和纳米封装混合递送系统(MNEHDS):一种结肠靶向口服小檗碱的新方法
  • DOI:
    10.1021/acs.molpharmaceut.0c00970
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Molecular pharmaceutics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Lingzhi Zhang;Mingyan Li;Guiqiu Zhang;Changxing Gao;Shengfang Wang;Tingting Zhang;Chen Ma;Lianyan Wang;Qing Zhu
  • 通讯作者:
    Qing Zhu

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1-磷酸鞘氨醇/1-磷酸鞘氨醇受体1与T细胞迁移
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    2016-03
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    庄新品;竺青
  • 通讯作者:
    竺青

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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

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          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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