可降解水凝胶的三维转染体系用于干细胞的定向分化及组织再生的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21902087
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    杨传旭
  • 依托单位：
    山东大学
  • 学科分类：
    B0204.胶体与界面化学
  • 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

Biomimetic hydrogel for delivery and induction of stem cell differentiation is a promising platform to achieve tissue repair and regeneration. However, how to efficiently induce the directed differentiation of stem cells is an urgent problem to be solved in tissue engineering. MicroRNAs (miRNAs) play a vital role in stem cell differentiation by regulating the expression of multiple proteins, and thus have great potential for tissue regeneration. At present, most functionalized hydrogel systems regulate stem cell differentiation through growth factors, however, due to their short half-life and target limitations, their biomedical applications are severely limited. This project intends to apply biodegradable hydrogels as a matrix for functionalized miRNA and stem cell co-delivery to achieve directed differentiation of stem cells for repair and regeneration of injured tissues. The proposed project includes the following studies: (1) Development of efficient and safe transfection vectors for stem cells; (2) Construction of hydrogel systems that mimic the structure and function of extracellular matrices for co-delivery of miRNAs and stem cells; (3) Investigation the miRNA functionalized of hydrogel for three dimensional differentiation of stem cells in vitro and in vivo. The present project will open up a novel method for tissue engineering research by combining gene therapy and stem cell therapy, which could provide important scientific guidance for personalized therapy and precision medicine in regenerative medicine.
基于水凝胶的生物材料用于递送和诱导干细胞定向分化，以实现缺损组织的修复与再生，是目前医学中的研究热点。然而，如何高效诱导干细胞的定向分化是组织工程中亟待解决的难题。微小RNA (miRNA) 通过调控多种蛋白的表达，在干细胞分化中起着关键的作用，因此在组织再生中有着巨大的潜力。目前多数功能化水凝胶系统通过生长因子调控干细胞的分化，但由于其半衰期较短、靶点局限性，严重限制了其在生物医学上的应用。本项目拟应用生物可降解水凝胶，作为功能化的miRNA和干细胞递送的基质，实现干细胞的定向分化和对受损组织的修复再生。具体研究包括：(1) 开发针对干细胞的高效、安全的转染载体； (2) 构建模拟细胞外基质结构与功能的水凝胶系统，用于miRNA和干细胞的共同递送；(3) miRNA功能化的水凝胶对干细胞体外、体内分化的促进作用。本项通过结合基因治疗与干细胞治疗，为组织工程的研究提供了一条新的研究思路。

结项摘要

组织器官的损伤或功能障碍是人类健康面临的主要危害之一，如何重新构建受损组织器官并恢复其功能，是目前医学领域中研究的热点问题。组织工程通过3D生物支架材料介导干细胞和干细胞定向分化因子的递送，可以促进创伤的愈合、组织修护已经恢复生理功能。目前基因测序技术的飞速发展，小干扰RNA/微小RNA（siRNA/miRNA）作为组织工程种的靶向诱导因子不仅可以实现干细胞精确的基因调控、定向分化，同时可以结合病患的个性差异，进一步实现个性化治疗和精准医疗。本项目的研究旨在通过合成脂质纳米颗粒实现干细胞的siRNA/miRNA的高效转染，将其作为定向分化因子负载于生物可降解水凝胶3D支架材料，实现干细胞的3D培养、原位转染并促进其定向分化用于组织的修复再生。通过本项目的研究我们实现了以下目标：(1) 成功合成新型脂体材料，通过自组装形成脂质体纳米颗粒，实现siRNA/miRNA的包封和对干细胞的高效转染；(2) 应用了天然高分子蚕丝蛋白成功构建生物基水凝胶的3D种植体支架材料，作为干细胞包埋、递送的介以及和组织的支架材料；(3) 通过将包封siRNA/miRNA的脂质纳米颗粒负载于上述3D种植体支架材料中，进一步促进干细胞的原位转染、定向分化和组织的修复再生。本项通过结合基因转染与干细胞治疗，开发一种新型组织诱导性生物支架材料，为组织工程和再生医学的基础研究以及生物材料的临床应用提供了新的思路。

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）
Boosting ionizable lipid nanoparticle-mediated in vivo mRNA delivery through optimization of lipid amine-head groups
通过优化脂质胺头基团促进可电离脂质纳米颗粒介导的体内 mRNA 递送
  • DOI：
    10.1039/d1bm00866h
  • 发表时间：
    2021-09-24
  • 期刊：
    BIOMATERIALS SCIENCE
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Ding, Feng;Zhang, Hongqian;Yang, Chuanxu
  • 通讯作者：
    Yang, Chuanxu
Engineered ionizable lipid nanoparticles mediated efficient siRNA delivery to macrophages for anti-inflammatory treatment of acute liver injury
工程化可电离脂质纳米颗粒介导有效地将 siRNA 递送至巨噬细胞，用于急性肝损伤的抗炎治疗
  • DOI：
    10.1016/j.ijpharm.2022.122489
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    International Journal of Pharmaceutics
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Hongqian Zhang;Feng Ding;Zongwei Zhu;Qian Sun;Chuanxu Yang
  • 通讯作者：
    Chuanxu Yang
Three-dimensional layered nanofiber sponge with in situ grown silver-metal organic framework for enhancing wound healing
具有原位生长的银金属有机框架的三维层状纳米纤维海绵可增强伤口愈合
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2022.136234
  • 发表时间：
    2022-04-21
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Chen, Jiatian;Huang, Zihang;Dong, Mingdong
  • 通讯作者：
    Dong, Mingdong
Identification of a potent ionizable lipid for efficient macrophage transfection and systemic anti-interleukin-1β siRNA delivery against acute liver failure
鉴定有效的可电离脂质，用于有效的巨噬细胞转染和全身性抗白细胞介素-1β siRNA 递送以对抗急性肝衰竭
  • DOI：
    10.1039/d1tb00736j
  • 发表时间：
    2021-05-24
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Ding, Feng;Zhang, Hongqian;Yang, Chuanxu
  • 通讯作者：
    Yang, Chuanxu
Disregarded determinant role of transfection medium in chitosan mediated siRNA delivery
忽略转染培养基在壳聚糖介导的 siRNA 递送中的决定性作用
  • DOI：
    10.1016/j.matdes.2022.110748
  • 发表时间：
    2022-05
  • 期刊：
    Materials & Design
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Wen Song;Qingyuan Ye;Zhe Li;Yajie Hou;Lina Niu;Zhiwei Ma;Chuanxu Yang
  • 通讯作者：
    Chuanxu Yang

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其他文献

响应面法优化根结线虫生防真菌Snef5的发酵工艺
  • DOI：
    10.16409/j.cnki.2095-039x.2016.04.012
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国生物防治学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    杨传旭;赵迪;谭卓;朱晓峰;刘晓宇;段玉玺;王媛媛;陈立杰
  • 通讯作者：
    陈立杰
委内瑞拉链霉菌Snea253杀线虫活性化合物的分离纯化与结构鉴定
  • DOI：
    10.15889/j.issn.1002-1302.2017.11.022
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    江苏农业科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    谭卓;朱峰;朱晓峰;杨传旭;王媛媛;段玉玺;刘晓宇;陈立杰
  • 通讯作者：
    陈立杰

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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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