bFGF/BMP-2基因修饰骨髓间充质干细胞促进前交叉韧带重建术后腱骨愈合的机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81201401
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 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:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The integration of tendon grafts anchored within bony tunnels is still sometimes unsatisfactory after anterior cruciate ligament (ACL) reconstruction. The application of bone mesenchymal stem cells (BMSCs) has shown some improvements in the healing of tendon grafts in bone tunnels. However, BMSCs alone are insufficient to augment tendon-bone healing where the repair site may lack the cellular and/or molecular signals necessary to induce appropriate differentiation of the transplanted cells. We found that basic fibroblast growth factor (bFGF) could promote the proliferation of cells and cartilage matrix repair in our previous work. There has few reports about BMSCs genetically modified with bFGF gene to augment tendon-bone healing at home and abroad. It was also confirmed that the bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) was conducive to tendon-bone healing. Adenoviral vectors encoding human bFGF, BMP-2 were constructed in the study. Then, BMSCs genetically modified with bFGF or/and BMP-2 gene were implanted in the tendon-bone interface in the rabbit model of ACL reconstruction. The quality of the tendon-bone healing was evaluated. At the same time, the genetically modified rabbit BMSCs were seeded in alginate microspheres and co-cultured with tendon fibroblasts in vitro. The mRNA and protein expression of relative genes were evaluated by real time PCR and western blotting. The aim of the study was to investigate BMSCs genetically modified with bFGF or/and BMP-2 gene on the effect of tendon-bone healing and expect to reach a similar physiological typical 4-layer structure: the tendon, fibrocartilage, mineralized fibrocartilage, and bone. The results will provide new ideas for the solution of tendon-bone healing after ACL reconstruction.
前交叉韧带(ACL)重建术后存在腱骨不愈合或愈合不良等问题。骨髓间充质干细胞(BMSCs)可促进腱骨愈合,但植入腱骨界面后,因缺乏足量诱导分化的细胞因子使其促愈合效应降低。本项目组前期研究发现碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)可促进细胞增殖及软骨基质修复。bFGF基因修饰BMSCs促进腱骨愈合的研究国内外鲜见报道。已知骨形态发生蛋白2(BMP-2)有利于腱骨愈合。本研究拟构建bFGF及BMP-2腺病毒载体,将bFGF或/和BMP-2基因修饰的BMSCs植入兔ACL重建模型腱骨界面,评估腱骨愈合质量;将基因修饰的兔BMSCs复合海藻酸钠微球,与肌腱成纤维细胞体外共培养,定量PCR及免疫印迹法检测相关基因mRNA及蛋白的表达,探讨bFGF单独及联合BMP-2基因修饰BMSCs在促进腱骨愈合中的作用,以期达到类似生理状态时ACL止点的典型四层结构,为ACL重建术后腱骨愈合的解决提供新的思路。

结项摘要

背景:腱骨愈合对于前交叉韧带重建术后恢复至关重要。由于腱骨界面愈合能力有限,许多策略包括生长因子和基因转染被用来促进前交叉韧带(ACL)重建术后腱骨愈合。.研究内容:旨在初步探讨bFGF/ BMP2基因转染大鼠BMSCs与韧带成纤维细胞共培养后的生物学效应,并进一步观察家兔ACL重建术后采用bFGF/ BMP2基因转染的BMSCs是否可有效提高腱骨界面的愈合,从而增强其生物力学强度。 .材料与方法:构建编码bFGF和BMP2基因的重组腺病毒载体。细胞水平,培养大鼠BMSCs和韧带成纤维细胞,检测腺病毒对BMSCs的转染效率及转染后目的基因表达。将BMSCs和韧带成纤维细胞三维共培养6天后,检测两种细胞细胞增殖和相关基因mRNA表达改变。动物水平,培养兔BMSCs,将腺病毒转染的BMSCs植入ACL重建术后腱骨界面处。术后4周和12周取材,观察兔膝关节大体形态学,组织学、micro-CT和生物力学分析腱骨界面愈合情况。.结果及结论:细胞水平,流式鉴定和特殊染色表明第3代大鼠BMSCs已经较为纯化且具有多向分化潜能;重组腺病毒载体转染大鼠BMSCs最佳MOI 值为70; AdbFGF和AdBMP2转染大鼠BMSCs后,相应基因mRNA和蛋白表达升高;共培养后,AdbFGF组和AdbFGF plus AdBMP2组BMSCs和韧带成纤维细胞细胞增殖明显增强,但AdBMP2组细胞增殖无明显改变。对于BMSCs,单独的bFGF可促其成纤维细胞分化,单独的BMP2可促其向成骨方向分化,但联合基因促其成骨分化且较单独的BMP2具有更强的促成骨分化能力,对于韧带成纤维细胞,单独的bFGF和联合基因均可降低其基质合成,BMP2对其无明显影响。动物水平,兔BMSCs转染后,相应基因和蛋白表达升高;HE染色表明12周时腱骨界面bFGF组、BMP2组和bFGF plus BMP2组均出现类软骨细胞,且bFGF plus BMP2组软骨区域最宽;micro--CT表明12周时各组胫骨骨隧道面积明显减小,且bFGF plus BMP2组骨隧道面积最小;生物力学结果显示各组最大载荷和刚度在4周和12周时均明显增强,且bFGF plus BMP2组最强。bFGF/BMP2基因修饰的BMSCs 移植能加速腱骨愈合过程,且联合基因较单基因更有效。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
骨关节炎患者血清及关节液中白细胞介素-17表达及其意义
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    临床外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈彪;李斌;陈廖斌
  • 通讯作者:
    陈廖斌
碱性成纤维细胞生长因子基因转染骨髓干细胞与韧带成纤维细胞共培养效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈廖斌;齐勇建;胡东才;陈彪
  • 通讯作者:
    陈彪
Association between severity of knee osteoarthritis and serum and synovial fluid interleukin 17 concentrations
膝骨关节炎的严重程度与血清和滑液白细胞介素 17 浓度之间的关联
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INTERNATIONAL MEDICAL RESEARCH
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Chen, Biao;Deng, Yu;Chen, Liao-Bin
  • 通讯作者:
    Chen, Liao-Bin

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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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