负载巨噬细胞-骨髓间充质干细胞的3D打印预构建血管化定压复合体对股骨头缺血性坏死修复的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81672173
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Osteonecrosis of femoral head is a major challenge for orthopaedic surgeons because of its high morbidity. How to acquire the vascularization meanwhile the osteogenesis remains difficult.Will be on the basis of previous studies,this study utilizes BMSCs both inducing phenotypic transformation of macrophagocyte leading to vasifaction and osteogenic differentiation when influenced by a certain pressure to be a great seeding cell. We apply parallel-plate flow chamber to obtain the marker of stress answer using RNA-Seq and get the optimal stress for BMSCs osteogenic differentiation, and analysis the stress by Bernoulli's equation and Hagen-Poiseuille law in fluid dynamics to get appropriate data of diameter and length of main channel when in vivo. Then we apply 3 d printing technology using the data calculating by fluid dynamics and acquiring from the necrosis area to prepare beta - CS/ESHU composite scaffold, which contain a main and several minor channels to provide certain pressur. In this way SPIO marked BMSCs loaded by alginate adhered to the prostheses matching with main channel can achieve osteogenic differentiation beyond the stress of flowing blood, and transfer to the minor channels to induce the phenotypic transformation of macrophages there to achieve vascularization. Ultimately we verify the new composite bracket with constant pressure for the repair of the necrosis of the femoral head by in vivo animal experiments.
股骨头无菌性坏死因其极高的致残率一直是骨科医生面临的一个重大挑战。如何在早期同时实现成骨与成血管是治疗难点。本研究将在前期研究的基础上,利用骨髓间充质干细胞可诱导巨噬细胞表型转化促进成血管,其本身又可在一定应力刺激下成骨分化的特点,设计体外实验,通过RNA-Seq及生物信息学检索获得应力相关指示蛋白,利用流体动力学粘性流体的伯努利方程与泊肃叶定律分析骨髓间充质干细胞最优成骨分化时的应力,获得体内血流状态下满足最佳应力时的管径、管长等数据作为支架主管道数据,结合股骨头坏死区影像学扫描数据,利用3D打印技术精确制备具有主副管道的 β- CS/ESHU定压复合支架,将负载有SPIO标记的骨髓间充质干细胞藻酸盐凝胶附着在人工血管内壁,使其在一定的血流应力下成骨分化,并迁移至副管道与附着在副管道的巨噬细胞相互作用实现成血管,最终通过体内动物实验验证这种新型的支架对股骨头坏死的修复作用。

结项摘要

股骨头无菌性坏死因其极高的致残率一直是骨科医生面临的一个重大挑战。如何在早期诊断同时实现成骨与成血管是治疗的难点。本研究首先使用生物信息学方法,分析确定了14个关键的microRNAs(miRNAs)作为股骨头坏死潜在的生物标志物,获得了302个miRNA靶基因,构建了miRNA-mRNA相互作用网络。分析发现,这14个关键miRNAs与股骨头坏死密切相关。通过定量实时聚合酶链反应的结果证实了股骨头坏死患者血清中miR-93-5p和miR-320a的表达显著增高。这些循环中的miRNAs可作为股骨头坏死的早期诊断指标和潜在的治疗靶点。然后我们通过建立小鼠骨缺损模型、分离培养小鼠的脂肪来源的间充质干细胞和骨髓来源的巨噬细胞发现脂肪组织来源的间充质干细胞(ADSCs)具有促进骨损伤的修复的能力;脂肪组织来源的间充质干细胞具有促进骨髓巨噬细胞向M2型极化;M2型巨噬细胞具有促进脂肪组织来源的间充质干细胞成骨分化的能力,两种细胞能够协同促进骨修复。本研究筛选出了股骨头坏死的早期诊断指标,探索了组织工程学中种子细胞在成骨方面的相互作用,为股骨头无菌性坏死的早期诊断和治疗提供了新的思路。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Circular RNA and Messenger RNA Expression Profile and Competing Endogenous RNA Network in Subchondral Bone in Osteonecrosis of the Femoral Head
股骨头坏死软骨下骨中的环状 RNA 和信使 RNA 表达谱及竞争性内源性 RNA 网络
  • DOI:
    10.1089/dna.2020.5894
  • 发表时间:
    2020-11-13
  • 期刊:
    DNA AND CELL BIOLOGY
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Jiao, Ming;Tian, Run;Yang, Pei
  • 通讯作者:
    Yang, Pei
Bone marrow macrophage M2 polarization and adipose-derived stem cells osteogenic differentiation synergistically promote rehabilitation of bone damage
骨髓巨噬细胞M2极化与脂肪干细胞成骨分化协同促进骨损伤康复
  • DOI:
    10.1002/jcb.29297
  • 发表时间:
    2019-07-24
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR BIOCHEMISTRY
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Li, Yiyang;Kong, Ning;Yang, Pei
  • 通讯作者:
    Yang, Pei
Identification of potential miRNA biomarkers for traumatic osteonecrosis of femoral head
股骨头外伤性骨坏死潜在 miRNA 生物标志物的鉴定
  • DOI:
    10.1002/jcp.29467
  • 发表时间:
    2020-01-17
  • 期刊:
    JOURNAL OF CELLULAR PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Liu, Guan-Zhi;Chen, Chen;Yang, Pei
  • 通讯作者:
    Yang, Pei
Necrostatin-1 inhibits the cell death of osteoblasts induced by glucocorticoid
Necrostatin-1抑制糖皮质激素诱导的成骨细胞死亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Clinical and Experimental Pathology
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Feng Min;Qiang Hui;Zhang Rui-Rui;Wang Kun-Zheng;Wang Chun-Sheng;Yang Pei
  • 通讯作者:
    Yang Pei
Necroptosis与细胞凋亡在激素诱导成骨细胞死亡中的相互作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯敏;张睿锐;杨佩;王坤正;强辉
  • 通讯作者:
    强辉

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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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