妊娠期子宫颈组织细胞和细胞外基质的内窥成像与定量表征研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61905214
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0511.生物、医学光学与光子学
  • 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

Appropriate remodeling of the cervix during gestation is an essential component of the birth process. Abnormal or inappropriately timed cervical remodeling can lead to preterm birth. Currently there are limited numbers of diagnosis techniques which can accurately predict preterm birth. During the process of cervical remodeling, both cellular metabolism and spatial organization of extracellular matrix (mainly collagen fibers) are undergoing dynamic changes, which can potentially serve as biomarkers for preterm birth prediction. In this project, we have developed a three-dimensional (3D) endomicroscopic system capable of acquiring both two-photon excited fluorescence (TPEF) and second harmonic generation (SHG) images simultaneously, so as to provide label-free, highly-sensitive and non-invasive detection of cervical tissues. We have characterized the cellular metabolism based on the TPEF image, and 3D alignment of collagen fibers based on the SHG image. For the first time, we have assessed the tissue remodeling level and predicted the possibility of preterm birth based on both cellular functions and collagen organization. We have designed and developed this 3D endomicroscopic imaging system based on the theoretical analysis, tested its imaging performance, and applied it to mice model. Overall, this project will improve the in vivo study of cervical tissues, and offer a novel concept regarding the prediction of diseases during pregnancy.
子宫颈组织在妊娠期的正常重塑是实现生育的基本要素。不正常或时序紊乱的组织重塑将导致早产。目前,能够准确评估早产风险的诊疗手段非常有限。在组织重塑的过程中,伴随着细胞新陈代谢和细胞外基质(主要是胶原纤维)空间结构的动态变化,有望成为评估早产的特征指标。本项目发展了一种三维内窥显微成像系统,同时获取细胞的双光子荧光与胶原纤维的二次谐波图像, 对妊娠期子宫颈组织展开无标记、高灵敏、非侵入式检测。基于双光子荧光图像,表征细胞的代谢水平;基于二次谐波图像,表征胶原纤维三维空间有序度。首次同时基于细胞功能和细胞外基质结构特征,实现对妊娠期子宫颈组织重塑水平的评价和早产风险的评估。本项目在理论分析的基础上,设计并搭建内窥显微成像系统,测试成像效果,并在小鼠模型中展开应用研究。本项目的实施,将促进子宫颈组织在体成像应用研究的发展,并为妊娠期疾病的早筛提供一种全新的思路。

结项摘要

子宫颈组织在妊娠期的正常重塑是实现生育的基本要素。不正常或时序紊乱的组织重塑将导致早产。目前,能够准确评估早产风险的诊疗手段非常有限。在组织重塑的过程中,伴随着细胞新陈代谢和细胞外基质(主要是胶原纤维)空间结构的动态变化,有望成为评估早产的特征指标。本项目发展了一种三维多光子显微成像方法,并构建了相应的光学系统,同时获取细胞的双光子荧光与胶原纤维的二次谐波图像, 对妊娠期子宫颈组织展开无标记、高灵敏、非侵入式检测。设计了大焦深、长工作距的内窥探头,适用于子宫颈组织在体成像。基于双光子荧光图像,表征细胞的代谢水平;基于二次谐波图像,表征胶原纤维三维空间结构与形态。首次同时基于细胞功能和细胞外基质结构特征,实现对小鼠妊娠期子宫颈组织重塑水平的评价和早产风险的评估。本项目的实施,促进了子宫颈组织在体成像应用研究的发展,并为妊娠期疾病的早筛提供了一种全新的思路。在项目执行期内,授权/申请了10项发明专利;发表了标注论文19篇,包括了Laser & Photonics Reviews, Optics Letters等权威期刊论文。其中,1篇论文获得高光论文奖,4篇论文被选为封面/封底。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Constrained polynomial fit-based k-domain interpolation in swept-source optical coherence tomography
扫频光学相干断层扫描中基于约束多项式拟合的 k 域插值
  • DOI:
    10.1142/s1793545821400083
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Innovative Optical Health Sciences
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Han Tao;Qiu Jianrong;Wang Di;Meng Jia;Liu Zhiyi;Ding Zhihua
  • 通讯作者:
    Ding Zhihua
用于内窥光学相干层析成像探头的小型化及焦深拓展技术
  • DOI:
    10.3788/cjl202047.0207013
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱建榕;韩涛;王迪;孟佳;刘智毅;丁志华
  • 通讯作者:
    丁志华
Rapid identification of human ovarian cancer in second harmonic generation images using radiomics feature analyses and tree‐based pipeline optimization tool
使用放射组学特征分析和基于树的管道优化工具在二次谐波生成图像中快速识别人类卵巢癌
  • DOI:
    10.1002/jbio.202000050
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Biophotonics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Guangxing Wang;Yang Sun;Youting Chen;Qiqi Gao;Dongqing Peng;Hongxin Lin;Zhenlin Zhan;Zhiyi Liu;Shuangmu Zhuo
  • 通讯作者:
    Shuangmu Zhuo
Optimized number of the primary singular values for image reconstruction in reflection matrix based optical coherence tomography
基于反射矩阵的光学相干断层扫描图像重建的主奇异值的优化数量
  • DOI:
    10.1364/oe.442672
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Lu Yang;Tao Han;Jia Meng;Shuhao Qian;Chen Yang;Zhiyi Liu;Zhihua Ding
  • 通讯作者:
    Zhihua Ding
Uniform focusing with extended depth range and increased working distance for optical coherence tomography by an ultrathin monolith fiber probe
通过超薄整体光纤探头实现光学相干断层扫描的均匀聚焦、扩展深度范围和增加工作距离
  • DOI:
    10.1364/ol.383428
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Jianrong Qiu;Tao Han;Zhiyi Liu;Jia Meng;Zhihua Ding
  • 通讯作者:
    Zhihua Ding

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其他文献

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刘智毅的其他基金

基于相干探测的肿瘤组织大深度无标记定量多光子成像
  • 批准号:
    62275232
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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