尿源干细胞外泌体借助适配体靶向BMSCs促进成骨的作用功效与分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81702237
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2001.康复治疗与康复机制
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The lack of clinical ideal therapies has long been a major problem of osteoporosis. Stem cells-derived exosomes exhibit similar pro-regenerative properties as stem cells, and the direct treatment with exosomes may avoid the potential risks associated with stem cell-based therapy, which may be a good strategy for promoting osteogenesis and treating osteoporosis. Thus, obtaining exosomes that can target bone tissues and efficiently promote osteogenesis has become a key scientific problem that need to be solved urgently. We previously found that exosomes secreted by human urine-derived stem cells (USC-Exo) were enriched in a class of pro-osteogenic proteins, and could accelerate osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs), as well as prevent osteopenia in the ovariectomized mice. In this study, we will perform a series of experiments to validate the key pro-osteogenic proteins in USC-Exo and their downstream effectors. Next, we will augment the bone regenerative property of USC-Exo by enhancing the expression of the key pro-osteogenic proteins. Meanwhile, based on our previous study that has discovered a BMSCs-targeting Aptamer, we will utilize this Aptamer to decorate USC-Exo and thereby give USC-Exo the ability to target bone. Then, we will evaluate the pro-osteogenic effects of this USC-Exo-Aptamer system on BMSCs and osteoporotic mice. Our project aims to explore a new mode that USC-Exo enhance osteogenesis by targeting BMSCs via the guide of Aptamer and to elucidate the mechanisms involved, then to provide new ideas for the prevention and treatment of osteoporosis.
骨质疏松症(OP)一直缺乏理想的治疗手段。干细胞外泌体具有干细胞样促组织再生功能,却避免了干细胞直接移植的潜在风险,可能是促进骨再生及治疗OP的良好选择。获得靶向骨组织并高效促进骨再生的外泌体就成为亟待解决的关键科学问题。我们前期发现人尿源干细胞外泌体(USC-Exo)富集了一群促成骨分化相关蛋白,可促进BMSCs成骨分化,防止OP小鼠骨丢失。本项目拟进一步筛选验证USC-Exo中促进骨再生的关键蛋白,探明其下游效应分子;过表达上述关键蛋白强化USC-Exo的促成骨功能,同时,采用我们已筛选到的靶向BMSCs的核酸适配体(Aptamer)修饰USC-Exo以赋予其骨靶向性,在BMSCs和OP动物模型验证这种富含关键蛋白的USC-Exo-Aptamer复合体的促骨再生功效。该项目旨在探索USC-Exo借助适配体靶向BMSCs促进骨再生的新模式并揭示其分子机制,为临床OP防治研究提供新思路。

结项摘要

骨质疏松症(OP)导致骨脆性增加而易发生骨折,已成为危害人类健康的主要疾病之一。我们前期研究发现来源于1名健康成年人的尿源干细胞分泌的外泌体(USC-Exos)富集了多种功能性蛋白,可促进BMSCs成骨分化,防止去卵巢小鼠(绝经后OP模型)骨量丢失。本项目在此基础上,进一步探究了USC-Exos对多种OP小鼠模型的骨保护作用和促进OP性骨折修复的功效,在绝经后OP小鼠模型上评估了不同年龄阶段供者(儿童、成年人和老年人)来源USC-Exos的促骨再生功效,并明确介导USC-Exos发挥骨保护作用的关键蛋白分子。结果显示,USC-Exos不仅可促进成骨分化,还能显著抑制破骨细胞形成和增强内皮细胞血管新生活性,减轻老年性OP、绝经后OP和废用性OP小鼠模型骨量丢失,加速OP小鼠骨折修复,增强三种OP小鼠模型的骨强度,且其抗OP效能并不因USCs的供者年龄、性别以及健康状态(患OP或非OP)受到显著影响。USC-Exos中显著富集了胶原三螺旋重复蛋白1(CTHRC1)、骨保护素(OPG)和人恶性脑肿瘤缺失蛋白1(DMBT1),敲低上述蛋白分子后,USC-Exos的促成骨分化、抑破骨分化或(和)促血管新生功能显著减弱,对抗骨量丢失或(和)促进骨折修复的作用明显降低。本项目证实USC-Exos可通过转运功能性蛋白减轻OP和促进OP性骨折愈合,为临床OP及其骨折的防治开辟了一条新途径。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Harmine enhances type H vessel formation and prevents bone loss in ovariectomized mice
Harmine 增强 H 型血管形成并防止卵巢切除小鼠骨质流失
  • DOI:
    10.7150/thno.22144
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Theranostics
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Huang Jie;Yin Hao;Rao Shan Shan;Xie Ping Li;Cao Xu;Rao Tai;Liu Shu Ying;Wang Zhen Xing;Cao Jia;Hu Yin;Zhang Yan;Luo Juan;Tan Yi Juan;Liu Zheng Zhao;Wu Ben;Hu Xiong Ke;Chen Tuan Hui;Chen Chun Yuan;Xie Hui
  • 通讯作者:
    Xie Hui
Extracellular vesicles from human urine-derived stem cells inhibit glucocorticoid-induced osteonecrosis of the femoral head by transporting and releasing pro-angiogenic DMBT1 and anti-apoptotic TIMP1
人尿干细胞的细胞外囊泡通过运输和释放促血管生成 DMBT1 和抗凋亡 TIMP1 抑制糖皮质激素诱导的股骨头坏死
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2020.05.020
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Acta Biomaterialia
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Chen Chun-Yuan;Du Wei;Rao Shan-Shan;Tan Yi-Juan;Hu Xiong-Ke;Luo Ming-Jie;Ou Qi-Feng;Wu Pan-Feng;Qing Li-Ming;Cao Zhe-Ming;Yin Hao;Yue Tao;Zhan Chao-Hong;Huang Jie;Zhang Yan;Liu Yi-Wei;Wang Zhen-Xing;Liu Zheng-Zhao;Cao Jia;Liu Jiang-Hua;Hong Chun-Gu;He Ze-
  • 通讯作者:
    He Ze-
Fasting before or after wound injury accelerates wound healing through the activation of pro-angiogenic SMOC1 and SCG2
伤口受伤前后禁食可通过激活促血管生成 SMOC1 和 SCG2 加速伤口愈合
  • DOI:
    10.7150/thno.44115
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Theranostics
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Luo Ming-Jie;Rao Shan-Shan;Tan Yi-Juan;Yin Hao;Hu Xiong-Ke;Zhang Yan;Liu Yi-Wei;Yue Tao;Chen Ling-Jiao;Li Li;Huang Ya-Rong;Qian Yu-Xuan;Liu Zheng-Zhao;Cao Jia;Wang Zhen-Xing;Luo Zhong-Wei;Wang Yi-Yi;Xia Kun;Tang Si-Yuan;Chen Chun-Yuan;Xie Hui
  • 通讯作者:
    Xie Hui
Fructose-coated Angstrom silver inhibits osteosarcoma growth and metastasis via promoting ROS-dependent apoptosis through the alteration of glucose metabolism by inhibiting PDK
果糖涂层安斯特龙银通过抑制 PDK 改变葡萄糖代谢,促进 ROS 依赖性细胞凋亡,从而抑制骨肉瘤生长和转移
  • DOI:
    10.7150/thno.45858
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Theranostics
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Hu Xiong-Ke;Rao Shan -Shan;Tan Yi-Juan;Yin Hao;Luo Ming-Jie;Wang Zhen-Xing;Zhou Jin-Hua;Hong Chun-Gu;Luo Zhong-Wei;Du Wei;Wu Ben;Yan Zi-Qi;He Ze-Hui;Zheng-Zhao Liu;Cao Jia;Wang Yang;Situ Wei-Yi;Liu Hao-Ming;Huang Jie;Wang Yi-Yi;Xia Kun;Qian Yu-Xuan;Zhang
  • 通讯作者:
    Zhang
Synechococcus elongatus PCC7942 secretes extracellular vesicles to accelerate cutaneous wound healing by promoting angiogenesis
细长聚球藻 PCC7942 分泌细胞外囊泡,通过促进血管生成加速皮肤伤口愈合
  • DOI:
    10.7150/thno.31884
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Theranostics
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Yin Hao;Chen Chun Yuan;Liu Yi Wei;Tan Yi Juan;Deng Zhi Li;Yang Fei;Huang Fei Yu;Wen Cong;Rao Shan Shan;Luo Ming Jie;Hu Xiong Ke;Liu Zheng Zhao;Wang Zhen Xing;Cao Jia;Liu Hao Ming;Liu Jiang Hua;Yue Tao;Tang Si Yuan;Xie Hui
  • 通讯作者:
    Xie Hui

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内皮祖细胞源性胞外囊泡的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国修复重建外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈春媛;李青;汪泱
  • 通讯作者:
    汪泱

其他文献

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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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