MFN2提升iPSCs向MSCs分化和牙周再生能力的作用及其机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81870774
  • 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:
    H1502.口腔颅颌面组织器官缺损修复与再生
  • 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

Mesenchymal stem cells are considered as most suitable cells for periodontal tissue regeneration. However, due to the shortcoming of hard to obtain, easily senescent, restricts its clinical application. The emergence of iPSCs not only provides a sufficient source for MSCs, but also has the advantages of easy to modify. Yet, the differentiation efficiency of iPSCs into MSCs process is low and the time of differentiation is consuming.Meanwhile, elevating the regeneration ability raise the issue of concern. Our group has confirmed in previous work, MFN2 can promote the differentiation of iPSCs into MSCs. Meanwhile, MFN2 has been reported to be widely involved in mitochondrial biogenesis. Mitochondial biogenesis play an important role in maintaining the pluripotent activity and promoting differentiation in iPSCs. Therefore, we put foward the following hypothesis: MFN2 can promote mitochondrial biogenesis to increase the differentiation efficiency of iPSCs into MSCs, and enhance its ability to differentiate into target cells. The project intends to establish MFN2 gene knock out and knock in iPSCs, then induce its differentiation into MSCs, define the role of MFN2 in differentiation. The RNA-seq technique was used to analyze the transcriptome at different time point, exploring the role of MFN2 in mitochondrial biogenesis in the differentiation process. Last, after MFN2 overexpression, iPSCs are induced into MSCs to evaluate the ability of periodontal tissue regeneration in vivo/in vitro to provide a new idea for periodontal tissue regeneration.
MSCs被认为是最适宜于牙周再生的细胞,但因其存在难获取、易衰老等问题,限制了其临床应用。iPSCs不仅为MSCs提供了充足的来源,也更易于修饰,但iPSCs分化为MSCs效率低,时间长,如何提升MSCs的再生能力也值得关注。本课题组前期工作证实,MFN2可促进iPSCs分化为MSCs。且MFN2被报道能够增强线粒体生物学功能,而后者在iPSCs多能性和分化方面发挥了重要作用。因此,我们提出以下假说:MFN2通过促进线粒体生物功能来提高iPSCs向MSCs转化率,并增强其向目标细胞分化的能力。本项目拟建立MFN2基因修饰的iPSCs细胞模型,明确MFN2在分化过程中的具体作用;并在不同时间点利用RNA-seq技术对转录组进行分析,探究MFN2在分化过程中对线粒体生物学功能的调控作用。最后,将iPSCs基因修饰后分化为MSCs,在体内、外评价其牙周组织再生能力,为牙周组织再生提供新思路。

结项摘要

牙周病是细菌感染引起的慢性炎症性疾病,不仅会导致牙齿脱落,还会威胁全身健康。牙周病治疗的最终目标是再生牙周组织,但传统治疗手段往往难以达到牙周再生的效果。以干细胞为基础的组织工程是牙周组织再生的潜在可行方法。MSCs被认为是最适宜的牙周再生的细胞,iPSCs来源的MSCs具有来源丰富、均质性好,且易于基因修饰的优点,如何提升iPSCs分化为MSCs的效率是突破iPSCs来源MSCs应用的瓶颈问题。MFN2被报道能够增强线粒体生物学功能,且课题组前期研究发现MFN2可以促进iPSCs向MSCs分化。本研究采用慢病毒转染的方法构建MFN2敲低及过表达的iPSCs,并通过体外研究探讨MFN2基因对iPSCs的多能性和MSCs分化的影响,进一步体外研究探讨MFN2对iPSC-MSs成骨向、牙周向分化的影响,再结合支架材料将MFN2修饰的iPSC-MSCs植入小鼠体内,评价其在动物体内牙周向分化的效果。研究结果显示,iPSCs分化为MSCs的过程中多能性降低,敲低MFN2促进iPSCs向中胚层分化,且能促进iPSCs向MSCs分化,MFN2敲低还能促进iPSC-MSCs成骨分化;敲低MFN2后促进iPSC-MSCs在体外和小鼠体内的牙周膜向、成牙骨质和成骨向分化。本研究内容明确了MFN2对iPSCs分化及iPSC-MSCs分化的影响和机制,且初步验证了MFN2敲低后的iPSC-MSCs具有牙周组织再生的应用前景,为进一步开展iPSC-MSCs在牙周再生治疗中的研究及临床转化提供理论基础。

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)
E2A regulates neural ectoderm fate specification in human embryonic stem cells
E2A调节人胚胎干细胞的神经外胚层命运规范
  • DOI:
    10.1242/dev.190298
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    DEVELOPMENT
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yi Siqi;Huang Xiaotian;Zhou Shixin;Zhou Yuan;Anderson Michele K.;Zuniga-Pflucker Juan Carlos;Luan Qingxian;Li Yang
  • 通讯作者:
    Li Yang
Downregulating MFN2 Promotes the Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells into Mesenchymal Stem Cells through the PI3K/Akt/GSK-3β/Wnt Signaling Pathway
下调 MFN2 通过 PI3K/Akt/GSK-3β/Wnt 信号通路促进诱导多能干细胞分化为间充质干细胞
  • DOI:
    10.1089/scd.2021.0316
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Stem Cells and Development
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Lidi Deng;Siqi Yi;Xiaohui Yin;Yang Li;Qingxian Luan
  • 通讯作者:
    Qingxian Luan
MFN2 silencing promotes neural differentiation of embryonic stem cells via the Akt signaling pathway
MFN2沉默通过Akt信号通路促进胚胎干细胞的神经分化
  • DOI:
    10.1002/jcp.29020
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Yi Siqi;Cui Chenghao;Huang Xiaotian;Yin Xiaohui;Li Yang;Wen Jinhua;Luan Qingxian
  • 通讯作者:
    Luan Qingxian
MFN2 knockdown promotes osteogenic differentiation of iPSC-MSCs through aerobic glycolysis mediated by the Wnt/β-catenin signaling pathway.
MFN2 敲低通过 Wnt/β-catenin 信号通路介导的有氧糖酵解促进 iPSC-MSC 的成骨分化
  • DOI:
    10.1186/s13287-022-02836-w
  • 发表时间:
    2022-04-12
  • 期刊:
    STEM CELL RESEARCH & THERAPY
  • 影响因子:
    7.5
  • 作者:
    Deng, Lidi;Yi, Siqi;Yin, Xiaohui;Li, Yang;Luan, Qingxian
  • 通讯作者:
    Luan, Qingxian

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  • 通讯作者:
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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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