Indian hedgehog基因敲除优化种子细胞生物力学及其在组织工程软骨构建中的作用

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31340010
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    15.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1003.组织工程学
  • 结题年份:
    2014
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2014-12-31

项目摘要

Cartilage repair is a challenge because the self-healing capacity of cartilage is limited. Tissue engineering cartilage has been used to repaire the cartilage defects but it can't maintain its quality and mechanical properties in vivo for long-term because the seeding cells used for the tissue engineering cartilage are quickly dedifferentiation and lose their mechanical properties. In our previous studies, we have shown that 1) the seeding cells lose quickly the viscoelastic properties (including equilibrium modulus, the instantaneous modulus, and the apparent viscosity) and the self-adapting capability under mechanical strains in vitro. The finding suggests the changed biomechanical characters of the seeding cells may be unable to generate the normal function tissue-engineered cartilage; 2) stress induces the expression of Indian hedgehog (Ihh), a mechanical response gene , which lets to an increase of MMP-13 and cartilage degeneration; 3) the inhibition of Ihh increases the synthesis of cartilage matrix, including type II and agrecan; 4) finally, our study in vivo further demonstrates conditional deleted Ihh not only prevents the aged cartilage degeneration but also attenuates the severity of surgery induced OA in our Col2a1-CreER; Ihhfl/fl mice. Our findings strong suggest that the change of the mechanical property of the seeding cells may relate to Ihh gene and knock out Ihh may improve the quality of the tissue engineering cartilage by enhancing its mechanics characteristics. To test the hypothesis, we will analize the mechanical-biological properties for the BMSCs and chondrocytes isolated from the deleted Ihh mice in vitro and test the tissue engineering cartilage generated using the deleted Ihh BMSCs and chondrocytes in vivo. In summary, Ihh may be related to the change of the mechanical property of the seeding cells, which lets to the decrease of quality of the tissue engineering cartilage. In this application, we propose to evaluate novel strategies for improvement of tissue engineering cartilage using deletion of Ihh seeding cells. This research will significantly increase our understanding of Ihh in the chondrocyte mechanical properties.
组织工程技术为软骨损伤修复提供了新的选择和希望。但种子细胞的失分化及无法形成正常力学特性的透明软骨、且修复组织的快速退变成为制约组织工程软骨发展的主要问题。我们前期研究发现,软骨细胞体外传代扩增过程中力学性能发生退变,且伴随其适应力学刺激基质合成能力的降低;同时,Indian hedgehog(Ihh)作为一种力学敏感基因,前期证实其表达与软骨细胞力学呈负相关,且Ihh基因敲除小鼠明显延缓了创伤和年龄导致的软骨退变。本项目在前期建立Ihh条件性基因敲除小鼠动物模型的基础上,与正常细胞比较,通过微管吸吮力学分析及PCR、Western-blotting等技术手段,分析Ihh基因敲除小鼠来源的软骨细胞和BMSCs体外培养力学-生物学优势,分析其适应力学刺激基质合成能力的变化特点,明确Ihh基因敲除优化种子细胞力学-生物学特性的作用。

结项摘要

Indian hedgehog(Ihh)作为一种力学敏感基因,我们前期研究证实其表达与软骨细胞力学呈负相关,且Ihh基因敲除小鼠明显延缓了创伤和年龄导致的软骨退变。本项目在前期建立Ihh条件性基因敲除小鼠动物模型的基础上,与正常细胞比较,通过微管吸吮力学分析及PCR、Western-blotting等技术手段,分析Ihh基因敲除小鼠来源的软骨细胞体外培养生物学优势,分析其适应力学刺激基质合成能力的变化特点,明确Ihh基因敲除优化种子细胞生物学特性的作用。.1.通过与美国布朗大学骨科研究中心合作,在我们实验室成功繁殖、培育Ihh条件性基因敲除小鼠,解决了非特异性敲除Ihh基因后,基因工程小鼠早期死亡的问题。同时证实Ihh基因条件性敲除小鼠来源间充质干细胞和软骨细胞体外Ihh基因敲除的有效性和稳定性。.2.建立条件基因敲除未成熟小鼠肋软骨细胞培养方法,完成其表型鉴定,为后续研究奠定基础。.3.通过实验证实,敲除Ihh基因,能够有效提高软骨细胞体外II型胶原和糖胺多糖的表达,抑制X 型胶原和基质金属蛋白酶-13的表达,提示Ihh基因敲除优化种子细胞生物学功能的作用和意义。.4.以第一代未成熟小鼠肋软骨细胞作为实验对象,发现周期性张应变加载条件下,Ihh基因敲除促进软骨细胞体外II型胶原和糖胺多糖mRNA表达与分泌,抑制X 型胶原和基质金属蛋白酶-13 mRNA表达与分泌,提示Ihh基因敲除抑制了力学加载导致软骨细胞的肥大与分化,促进种子细胞适应力学刺激基质合成的能力。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Anti-catabolic effect of caffeic acid phenethyl ester, an active component of honeybee propolis on bone loss in ovariectomized mice: a micro-computed tomography study and histological analysis
蜂胶活性成分咖啡酸苯乙酯对卵巢切除小鼠骨质流失的抗分解代谢作用:微型计算机断层扫描研究和组织学分析
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0366-6999.20141399
  • 发表时间:
    2014-11-20
  • 期刊:
    CHINESE MEDICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Duan Wangping;Wang Qing;Wei Xiaochun
  • 通讯作者:
    Wei Xiaochun
Effect of the disruption of three cytoskeleton components on chondrocyte metabolism in rabbit knee cartilage
三种细胞骨架成分破坏对兔膝关节软骨细胞代谢的影响
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0366-6999.20140337
  • 发表时间:
    2014-11-05
  • 期刊:
    CHINESE MEDICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Duan Wangping;Wei Lei;Wei Xiaochun
  • 通讯作者:
    Wei Xiaochun

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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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