基于仿生矿化胶原的内源性骨再生与骨免疫调控机制的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81871492
  • 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:
    H2809.医用生物材料与仿生材料
  • 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

Traditional bone tissue regeneration strategies usually require the simultaneous provision of scaffold materials, growth factors, or stem cells. The shortcomings of these strategies include the high cost of exogenous cells and growth factors, the formation of heterotopic bone, and even increased cancer risk. Therefore, the synthesis of an intelligent biomaterial that can recruit endogenous cells to restore the structure and function of bone is more significant. The biomaterials-mediated bone regeneration process involves the interactions among scaffolds, immune cells, and bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs). In the previous studies, we prepared biomimetic mineralized collagen mimicking bone hierarchical nanostructure, and found that macrophage polarization was involved in the bone regeneration process mediated by mineralized collagen. T cells are the important effector cells of the adaptive immune system and play an important role in the process of bone remodeling. However, the involvement of T cells and the synergistic regulation of mineralized collagen-mediated bone regeneration with macrophages are unknown. This project aims to investigate the interactions among biomimetic mineralized collagen, BMSCs, immune cells (T cells and macrophages) during endogenous bone regeneration, especially about T cell activation and differentiation. We could promote the bone regeneration effect of biomaterials by regulating T cells subsets and related cytokines. This project is expected to discover a new mechanism of endogenous bone regeneration mediated by biomaterials and to promote the clinical translation of biomimetic mineralized collagen.
传统骨再生策略需同时提供支架材料、生长因子或干细胞,后者可导致异位骨形成,增加癌症风险等。因此,仅由骨仿生材料招募宿主细胞形成的内源性骨再生更具临床意义。仿生材料介导的骨再生过程涉及材料、免疫细胞和宿主骨髓间充质干细胞(BMSCs)之间相互作用。课题组在前期研究中成功制备具骨样多级结构的仿生矿化胶原,并发现巨噬细胞极化参与材料介导的骨再生过程。T细胞是适应性免疫系统的重要效应细胞,在骨改建过程中发挥重要作用。然而,T细胞是否参与、并与巨噬细胞协同调节仿生矿化胶原介导的骨再生过程尚未知。本项目拟以仿生矿化胶原、免疫细胞(T细胞及巨噬细胞)和BMSCs之间相互作用为切入点,探讨仿生矿化胶原介导的内源性骨再生的骨免疫机制,尤其是对T细胞的激活和分化,并通过调节T细胞亚群及相关细胞因子促进仿生材料对骨缺损的再生效果。本项目有望发现一种新的材料介导的内源性骨再生机制,推动仿生矿化胶原的临床转化。

结项摘要

传统骨再生策略需同时提供支架材料、生长因子或干细胞,后者可导致异位骨形成,增加癌症风险等。因此,仅由骨仿生材料招募宿主细胞形成的内源性骨再生更具临床意义。仿生材料介导的骨再生过程涉及材料、免疫细胞和宿主骨髓间充质干细胞(BMSCs)之间相互作用。本项目以仿生矿化胶原、免疫细胞(T细胞及巨噬细胞)和BMSCs之间相互作用为切入点,发现仿生矿化胶原可激活T细胞,增加CD4+IL4+Th2细胞数量并减少CD4+IFN-γ+Th1细胞数量,从而促进内源性骨再生;同时,仿生矿化胶原促进CD90+CD146+MSCs 和 M2巨噬细胞的招募,M2巨噬细胞通过分泌的外泌体促进BMSCs成骨分化,且BMP2/Smad5通路被激活;当阻断M2巨噬细胞外囊泡分泌时,BMSCs的增殖、免疫调节及成骨分化能力减弱。本项目有望发现一种新的材料介导的内源性骨再生机制,推动仿生矿化胶原的临床转化。

项目成果

期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(10)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
多孔基质纳米结构调控骨髓间充质干细胞迁移及新骨形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华口腔正畸学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘燕;刘帅
  • 通讯作者:
    刘帅
Dental Implant Nano-Engineering: Advances, Limitations and Future Directions.
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  • DOI:
    10.3390/nano11102489
  • 发表时间:
    2021-09-24
  • 期刊:
    Nanomaterials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Y;Gulati K;Li Z;Di P;Liu Y
  • 通讯作者:
    Liu Y
Aptamer-immobilized bone-targeting nanoparticles in situ reduce sclerostin for osteoporosis treatment
适体固定骨靶向纳米颗粒原位减少硬化素用于骨质疏松症治疗
  • DOI:
    10.1016/j.nantod.2022.101529
  • 发表时间:
    2022-08-01
  • 期刊:
    NANO TODAY
  • 影响因子:
    17.4
  • 作者:
    Niu, Yuting;Yang, Yang;Zhou, Yongsheng
  • 通讯作者:
    Zhou, Yongsheng
Structure-activity collective properties underlying self-assembled superstructures
自组装上层建筑的结构-活动集体属性
  • DOI:
    10.1016/j.nantod.2021.101354
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Nano Today
  • 影响因子:
    17.4
  • 作者:
    Cong Li;Xiaoyun Qin;Zhenghao Zhang;Yujia Lv;Shengwei Zhang;Yijie Fan;Shiyuan Liang;Bowen Guo;Zhou Li;Yan Liu;Dan Luo
  • 通讯作者:
    Dan Luo
Functional regeneration and repair of tendons using biomimetic scaffolds loaded with recombinant periostin.
  • DOI:
    10.1038/s41467-021-21545-1
  • 发表时间:
    2021-02-26
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Wang Y;Jin S;Luo D;He D;Shi C;Zhu L;Guan B;Li Z;Zhang T;Zhou Y;Wang CY;Liu Y
  • 通讯作者:
    Liu Y

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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 作者:
    刘燕;徐志才;唐立松
  • 通讯作者:
    唐立松

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AI项目解读示例

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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