功能性新型聚合物微泡在体示踪骨髓间充质干细胞治疗急性心肌梗死的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81571681
  • 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:
    H2703.超声医学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Bone-marrow derived mesenchymal stem cells (MSCs) are a promising treatment for heart diseases resulting from myocardial infarction. Cell-based therapies have generated enthusiasm as a new approach to repair or regenerate tissue caused by cardiomyocyte death. Early clinical trials of intracoronary infusion of autologous unfractionated bone marrow have suggested therapeutic benefit. There is pressing need for in vivo methods to track administered stem cells in human populations in order to optimize treatment protocols. Current methods for imaging stem cells in vivo have major limitations. Safety issues that potentially limit these technologies include the requirement for radiolabeling or genetically modifying the stem cells, radiation exposure to the patient, and toxicity of iron particles. Contrast-enhanced ultrasound imaging of stem cells may have unique advantages for in vivo real time monitoring of cell therapy in humans. We propose to use ultrasound contrast agents to pre-label therapeutic MSCs, rendering them visible during diagnostic medical ultrasound imaging. Ultrasound contrast agents are gas-filled microbubbles encapsulated by a biocompatible shell, which we can synthesize with precision to a specific size. We will synthesize a unique microbubble with a biodegradable polymer shell, which will degenerate as the hydrogen ion concentration in MSC changed. In the current proposal, we will render MSCs, which would otherwise be ultrasonically‘invisible’ultrasonically detectable by labeling them with gas-filled microbubbles. We will systematically test rationally designed formulations of polymer microbubbles with the goal of developing a new ultrasoundbased imaging strategy for serially tracking therapeutically delivered MSCs. We will confirm that polymer microbubbles retain acoustic activity after internalization by MSCs and that MSCs become ultrasonically visible in vitro upon internalization of microbubbles and microbubble labeling of MSCs does not change major cell functions of MSCs. And we will determine whether microbubble-labeled MSCs can be ultrasonically imaged in vivo after intramuscular injection of microbubble-MSC complexes into mouse thigh muscle or infarcted myocardium. These studies will lead to a search for new treatment strategies to repair the heart, including delivery of reparative cells to injured tissue
骨髓间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)移植治疗急性心肌梗死可明显缩小梗死区面积,改善心室功能,已在临床得到开展。但现有的干细胞在体示踪成像技术存在分辨率低、易出现假阳性、需要对干细胞进行放射标记或基因修饰等方面的缺陷,在临床应用中受到限制,而超声造影气体微泡具备在体示踪干细胞的理想条件。本项目拟制备一种新型功能性聚合物微泡,较脂质微泡稳定,具有pH值敏感性,用于“标记”骨髓MSCs,在细胞内长期“存活”并随着细胞的凋亡而消失,使干细胞达到“可视”效果。我们将在体外实验中优化微泡标记MSCs的条件、检测标记后MSCs细胞活性;在裸鼠后肢肌肉内及心肌梗死模型的体内实验中探索超声成像条件,并在MSCs移植后的不同时间点应用超声成像技术进行实时监测,旨在实现干细胞在体示踪,为深入了解干细胞在修复受损心肌过程中的机制、完善干细胞治疗方案提供了一种全新手段。

结项摘要

急性心肌梗死(Acute myocardial infarction, AMI)是冠状动脉急性或持续性缺血缺氧所引起的心肌梗死,造成心肌细胞的死亡和心功能的降低,最终可导致心力衰竭。心脏自我修复和心肌再生能力非常有限,故急需寻求一种新的修复受损心肌的治疗措施。有实验证实骨髓间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)可明显缩小心肌梗死区面积,改善心室功能,若能实现干细胞的在体示踪,则可进一步优化治疗方案。超声造影(Contrast-enhanced ultrasound, CEUS)可明显提高图像分辨力,造影剂微泡直径可达到纳米级,具备在体示踪干细胞的基本条件。本研究中,我们制备了一种新型的功能性聚合物微泡,能够在细胞内长期“存活”,且具有pH值敏感性,在细胞死亡后,随着pH值的改变而失去声学特性,然后使用这种微泡“标记”骨髓MSCs,通过超声成像使干细胞达到“可视”效果,从而实现干细胞的在体示踪。在实验中,我们成功向传统的PLGA聚合物体系中引入了pH敏感的聚合物嵌段共聚物PEO-b-P(DEA-stat-TMA),制备了pH敏感的新型聚合物微泡,微泡粒径达到223nm,具备实现干细胞在体示踪的基本条件;在体外条件下,我们成功构建了MSC-MB复合体,并证实了聚合物微泡标记对骨髓MSCs活性不造成影响;随后在自制体外成像模型中,我们确定了超声频率为14MHz、-15dB时MSC-MB复合体成像效果最理想;在此条件下我们实现了MSC-MB复合体的体内成像。最终,我们在小鼠心肌梗死区域注射MSC-MB复合体,并在不同时间点对细胞移植后小鼠的心功能进行评价,证实了MSC-MB复合体对心肌梗死小鼠的心功能具有改善作用,实现了干细胞的“可视”,为临床利用干细胞移植修复受损组织提供了一种全新的监测手段。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
二维斑点追踪成像联合ICAM-1靶向超声造影检测心脏移植早期急性排异反应的研究
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1004-4477.2017.04.015
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国超声影像学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡程程;刘英杰;田家玮;李守强;于丹丹;冷晓萍
  • 通讯作者:
    冷晓萍
In vivo degradation and neovascularization of silk fibroin implants monitored by multiple modes ultrasound for surgical applications.
通过多模式超声监测手术应用中丝素蛋白植入物的体内降解和新生血管形成
  • DOI:
    10.1186/s12938-018-0478-4
  • 发表时间:
    2018-06-20
  • 期刊:
    Biomedical engineering online
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Li S;Yu D;Ji H;Zhao B;Ji L;Leng X
  • 通讯作者:
    Leng X
Identification of a correlation between the sonographic appearance and molecular subtype of invasive breast cancer: A review of 311 cases
浸润性乳腺癌超声表现与分子亚型之间相关性的鉴定:311例病例回顾
  • DOI:
    10.1016/j.clinimag.2018.10.020
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    CLINICAL IMAGING
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wu, Tong;Li, Jing;Tian, Jiawei
  • 通讯作者:
    Tian, Jiawei

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    中华超声影像学杂志,2017,26(1):65-70.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    任敏
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    基础医学与临床
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王然然;姜双全;李守强;于丹丹;冷晓萍
  • 通讯作者:
    冷晓萍

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冷晓萍的其他基金

携VEGF-C相变型脂质纳米粒治疗急性心肌梗死后淋巴性水肿的研究
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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

        graph TD
          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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