基于超导超柔材料的人源诱导多能干细胞心脏补片对食蟹猴缺血性心衰的修复研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    81900253
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    王嘉显
  • 依托单位：
    南京医科大学
  • 学科分类：
    H0202.心肌损伤、修复、重构和再生
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Graphene has recently gained considerable interest for tissue engineering applications due to its high conductivity and biocompatibility. We have.demonstrated that graphene sheets can not only maintain the pluripotency of iPSCs, but also accelerating the maturation of homogenous and functional cardiomyocytes. In this study, we will creat a novel cardiac-muscle patches engineered from human induced-pluripotent stem-cell–derived cardiomyocytes with graphene and polyimide, transplant this patches to the myocardial injure area of the ischemia/reperfusion.(I/R) cynomolgus macaque models and investigate whether it can improve the cardiac function.
石墨烯作为一种具有高导电性、生物兼容性的生物基质用于生物工程学，前期研究的结果表明，石墨烯可以维持iPSCs的多能性，并且可以促进iPSCs向成熟的心肌细胞分化。本课题拟在前期研究工作的基础上，将单层石墨烯以一种新型生物材料聚酰亚胺（polyimide，PI）薄膜为衬底，在其表面培养iPSCs，一方面验证其是否依旧能够维持iPSCs的多能性以及促进iPSC-CM成熟；并一方面利用石墨烯/PI薄膜及iPSC-CM制作的心脏补片，移植至缺血/再灌注（Ischemia/reperfusion，I/R）心肌损伤模型的食蟹猴体内，观察其对食蟹猴的心功能是否有改善作用。

结项摘要

作为目前已知的世上最薄、最坚硬、导电性最好而且拥有强大灵活性的纳米材料，石墨烯成为制造灵活显示屏、可穿戴设备以及其它下一代电子设备的理想材料,在生物医药等领域将爆发式增长。本研究将探究石墨烯在再生心脏的组织工程中的应用，详细探究以PI 薄膜为衬底的石墨烯对hiPSCs 向心肌分化的影响，并利用石墨烯/PI 薄膜及iPSC-CM 制作的心脏补片改善小鼠心脏I/R 后的心功能，开拓生物材料学在再生医学中的应用前景。.课题组在已建立石墨烯加速hiPSCs 向成熟心肌细胞分化的模型基础上，开展本课题。具体研究内容如下：1.验证在PI 薄膜上石墨烯仍能够维持hiPSCs 的多能性及促进其向心肌细胞分化的效率。2.研究基于石墨烯/PI 薄膜的二维体系对体外再生心肌同步收缩的协同作用影响以及促发育成熟作用。3.建立小鼠I/R 心肌损伤模型，移植心脏补片至小鼠心肌损伤区。.本项目立足于利用再生医学以及组织工程学的理论和方法，进行石墨烯在生物材料方面应用的技术研究。研究基于以石墨烯纳米纤维材料为心肌培养支撑物，以PI薄膜为衬底，利用石墨烯特殊电学特性，对体外再生心脏组织进行二维分化方式优化及培养。制备新型心脏补片，将心脏补片移植至I/R 心肌损伤模型的小鼠体内，观察心脏补片在小鼠体内的生物兼容情况以及小鼠接受心脏补片治疗后的心功能改善情况。.我们已经证明，柔性和导电石墨烯薄片可以作为一个人工微环境，模拟自然传导系统，同时在体外再生CMs，作为hiPSCs生长的支撑物，不仅促进电子通信，促进hiPSCs 向心肌细胞的分化，而且加速功能CMs的成熟。这些结果突出了电活性底物影响心肌细胞发育的能力。此外梗死大鼠模型移植iPSC-CMs实验结果证明iPSC-CMs肌内移植可改善心肌功能，逆转心室重构，并降低梗死大鼠的死亡率。我们还发现移植后1个月大鼠心脏中可以检测到移植心肌细胞，这凸显了iPSC-CMs在心肌再生中的治疗潜力。本项目已按照实施计划顺利完成研究，截止目前项目研究团队已完成了心肌补片的材料制备工艺的探索及开发，建成了稳定的生产线以及完善的质控技术平台。

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（4）
Epicardial injection of allogeneic human-induced-pluripotent stem cellderived cardiomyocytes in patients with advanced heart failure: protocol for a phase I/IIa dose-escalation clinical trial
晚期心力衰竭患者心外膜注射同种异体人诱导多能干细胞来源的心肌细胞：I/IIa 期剂量递增临床试验方案
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    BMJ Open 2022
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    He Zhang Yunxing Xue Tuo Pan Xiyu Zhu;Xiyu Zhu Hoshun Chong Can Xu Fudong Fan Hailong;Bomin Zhang Jun Pan Qing Zhou Gang Yang;Jiaxian Wang;Dong-Jin Wang
  • 通讯作者：
    Dong-Jin Wang
Particulate matter 2.5 induced arrhythmogenesis mediated by TRPC3 in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes
颗粒物2.5诱导人诱导多能干细胞来源的心肌细胞中TRPC3介导的心律失常发生
  • DOI：
    10.1007/s00204-019-02403-y
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Arch Toxicol
  • 影响因子：
    6.1
  • 作者：
    Cheng Cai;Jiayi Huang;Yongping Lin;Weilun Miao;Pei Chen;Xing Chen;Jiaxian Wang;Minglong Chen
  • 通讯作者：
    Minglong Chen
Rapid Electrical Stimulation Increased Cardiac Apoptosis Through Disturbance of Calcium Homeostasis and Mitochondrial Dysfunction in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes
快速电刺激通过干扰人诱导多能干细胞来源的心肌细胞中的钙稳态和线粒体功能障碍来增加心脏细胞凋亡
  • DOI：
    10.1159/000490213
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Cell Physiol Biochem
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Le Geng;Zidun Wang;Chang Cui;Yue Zhu;Jiaojiao Shi;Jiaxian Wang;Minglong Chen
  • 通讯作者：
    Minglong Chen
Binary Colloidal Crystals Drive Spheroid Formation and Accelerate Maturation of Human-Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes
二元胶体晶体驱动球体形成并加速人诱导多能干细胞衍生心肌细胞的成熟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    ACS Appl Mater Interfaces.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chang Cui;Jiaxian Wang;Duoduo Qian;Jiayi Huang;Jiao Lin;Peter Kingshott;Pengyuan Wang;Minglong Chen
  • 通讯作者：
    Minglong Chen
Transplantation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes improves myocardial function and reverses ventricular remodeling in infarcted rat hearts
移植人诱导多能干细胞来源的心肌细胞可改善梗塞大鼠心脏的心肌功能并逆转心室重塑
  • DOI：
    10.1186/s13287-020-01602-0
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Stem Cell Research & Therapy
  • 影响因子：
    7.5
  • 作者：
    Guan Xumin;Xu Wanzi;Zhang He;Wang Qian;Yu Jiuyang;Zhang Ruyi;Chen Yamin;Xia Yunlong;Wang Jiaxian;Wang Dongjin
  • 通讯作者：
    Wang Dongjin

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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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