构建基质硬度与生长因子可控动态模型研究肝癌发展中的细胞行为和分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81803108
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1826.肿瘤学研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The development of hepatocellular carcinoma (HCC) involves a series of changes in cell behaviors and functions, which are mediated by diverse factors in the extracellular matrix. However, current biological methods are difficult to present those factors (stiffness, growth factor, etc.) simultaneously and dynamically with a tunable manner. In the proposal, we will fabricate a controllable and dynamic model based on the layer-by-layer self-assembly technique, and adjust matrix stiffness by using a specific crosslinker containing the matrix metalloproteinase (MMP) sensitive peptide, and then deliver growth factor in a matrix-bound manner with tunable amounts. The early behaviors of HCC cells in the mimicking microenvironment (adhesion, morphology, migration, etc.) will be studied, to reveal the synergistic effect of different factors to influence cell performances. Matrix stiffness and growth factor binding will gradually change during cell incubation, due to crosslinking destruction by MMP releasing from HCC cells. We will also investigate the long-time behaviors of HCC cells (proliferation, epithelial-mesenchymal transition drug responses, etc.) in the dynamically changing process of microenvironment. Furthermore, hidden molecular mechanisms of cell behaviors will be discovered by studying involved surface receptors and signaling pathways. Our project will open new insights for providing a powerful platform to mimic tumor microenvironment and to build in vitro disease models, which would accelerate the studies of interactions between cancer cells and their microenvironment, as well as screening the appropriate periods for clinical therapy.
肝癌的发展是受微环境中多因素协同动态作用而产生的一系列细胞行为和功能变化的结果,但传统生物学研究方法难以实现微环境中基质硬度和生长因子等因素的精准同步呈现和动态变化。在本项目中,申请人计划利用层层自组装膜构建可控动态模型来克服这一技术瓶颈,以含基质金属蛋白酶(MMP)敏感多肽的交联剂调控基质硬度,然后携载生长因子并调控其结合量,研究两种因素协同影响肝癌细胞在模拟微环境中的早期行为(黏附、形态、迁移等)。利用肝癌细胞在培养过程中释放MMP改变基质硬度和生长因子结合量,探索微环境性质重塑过程中肝癌细胞长期行为(细胞增殖、上皮间质转化和药物响应性等)的变化。进一步明确感应微环境中不同因素刺激的表面受体介导胞内信号通路活化的分子机制,揭示微环境中多因素协同影响肝癌发展的规律。本项目成果将为模拟肿瘤微环境和构建体外疾病模型奠定基础,促进癌细胞与微环境之间相互作用的研究,为临床治疗筛选合适的干预信息。

结项摘要

肿瘤微环境中的基质硬度和生长因子等因素会对肝癌的发展起到重要的调控作用,但传统的生物学研究方法难以实现多因素的同步可控呈现。在本项目中,我们成功制备出硬度可控的多层生物膜,实现从肝硬化到肝癌晚期基质硬度的有效模拟。在此基础上使用化学结合法进行TGF-β1的负载和调控,生长因子的使用效率可达90%。为研究复杂微环境多因素对癌症发展的作用规律和分子机理提供了有效的技术手段。首次提出了肝癌细胞响应基质硬度的三种机械反馈方式:逐步式(适用于细胞伸展、迁移和奥沙利铂给药后的早期凋亡),阶梯式(适用于细胞黏附、增殖、黏着斑形成和耐药性),特定方式(适用于EMT过程)。硬基质+结合态TGF-β1(i-TGF)被证明是促进肝癌间质表型的最佳条件。分子机制研究显示i-TGF可以增加其特异性识别受体表达并激活部分PI3K通路,受体-配体相互作用促进癌细胞黏附,扩大细胞与基质之间的接触面积以便更好地感受基质硬度,从而导致integrinβ1表达量增加,然后通过integrinβ1/vinculin/p-FAK的途径增强力学信号转导,促进更多的PI3K磷酸化并加快EMT进程。首次提出了生物因素通过影响肝癌细胞感应微环境中的力学因素而发挥作用的分子机制,为复杂微环境中不同来源的因素如何发挥协同作用影响癌症发展提供了新的研究思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Biomimetic Matrix Stiffness Modulates Hepatocellular Carcinoma Malignant Phenotypes and Macrophage Polarization through Multiple Modes of Mechanical Feedbacks
仿生基质刚度通过多种机械反馈模式调节肝细胞癌恶性表型和巨噬细胞极化
  • DOI:
    10.1021/acsbiomaterials.0c00669
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Liu, Xi-Qiu;Chen, Xin-Ting;Tang, Rui-Zhi
  • 通讯作者:
    Tang, Rui-Zhi
Immobilized Transforming Growth Factor-Beta 1 in a Stiffness-Tunable Artificial Extracellular Matrix Enhances Mechanotransduction in the Epithelial Mesenchymal Transition of Hepatocellular Carcinoma
固定化的转化生长因子-β1在硬度可调的人工细胞外基质中增强了肝细胞癌上皮间质转化中的机械转导
  • DOI:
    10.1021/acsami.9b03572
  • 发表时间:
    2019-04-24
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Tang, Rui-Zhi;Gu, Sai-Sai;Liu, Xi-Qiu
  • 通讯作者:
    Liu, Xi-Qiu
Local delivery of biocompatible lentinan/chitosan composite for prolonged inhibition of postoperative breast cancer recurrence
局部递送生物相容性香菇多糖/壳聚糖复合物以长期抑制术后乳腺癌复发
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2021.11.186
  • 发表时间:
    2021-12-08
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Gu, Saisai;Xu, Jingya;Wang, Kaiping
  • 通讯作者:
    Wang, Kaiping
Intravital imaging strategy FlyVAB reveals the dependence of Drosophila enteroblast differentiation on the local physiology.
活体成像策略 FlyVAB 揭示了果蝇肠母细胞分化对局部生理的依赖性。
  • DOI:
    10.1038/s42003-021-02757-z
  • 发表时间:
    2021-10-25
  • 期刊:
    Communications biology
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Tang R;Qin P;Liu X;Wu S;Yao R;Cai G;Gao J;Wu Y;Guo Z
  • 通讯作者:
    Guo Z

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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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