基于PTMC 3D纳米纤维支架的仿生微环境构建肝癌肿瘤干细胞的体外模型的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900976
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1004.组织再生与人工器官
  • 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

Liver cancer stem cells (LCSC) have been demonstrated to retain tumor-initiating potential and self-renewal capability which are responsible for tumorigenesis and resistances to chemotherapy and radiotherapy of malignant liver tumors. In this study, we aim to engineer cancer microenvironments for in vitro three-dimensional (3D) LCSC models using poly (trimethylene carbonate) (PTMC) 3D nanofibrous scaffolds, and to investigate the influence of microenvironments on the functions of LCSC in vitro. First, for the first time, 2D nanofiber mesh by electrospinning of PTMC is rolled up to form a stable 3D nanofibrous structure through UV crosslinking. In contrast to traditional nanofiber mesh, the fabricated 3D nanofibrous scaffolds have large pore size allowing cell infiltration within scaffolds. LSCS, isolated from a human liver cancer tissue, will be seeded in 3D nanofibrous scaffolds. To form in vitro 3D LCSC models, we will mimic the native liver cancer microenvironments including hypoxia, co-culture with MSCs, and the physical properties of scaffolds. Finally, the tumorigenicity of LCSC from in vitro 3D culture will be evaluated by using immunodeficient laboratory mice. This study will not only potentially provide a new avenue to fabricate 3D nanofibrous scaffolds but also uncover the underlying mechanism of microenvironments for engineering LCSC models in vitro. Furthermore, our approach can be extended to cancer stem cells from other tumor tissues, and can help researchers better understand CSC biology and thus develop more effective therapeutic agents to treat cancer.
肝癌肿瘤干细胞被认为是导致肝肿瘤耐药性、耐化疗性和复发转移的根源。本项目拟通过仿生肿瘤干细胞微环境来构建肝癌肿瘤干细胞的体外模型,并阐明肿瘤干细胞微环境对维持肝癌肿瘤干细胞干性的作用机制。首先,我们创新性地利用光交联方法将聚三亚甲基碳酸酯2D纳米纤维“卷”成一个结构稳定且尺寸大小可调控的3D纳米纤维支架。与传统纳米纤维支架相比,所制备的3D纳米纤维支架有可调控的大孔结构,有利于细胞向支架内部迁移。接着,我们将肝癌肿瘤干细胞种植在3D纳米纤维支架上,从支架材料的理化特性、与间充质干细胞共培养以及低氧微环境等方面来仿生构建肝癌肿瘤干细胞的体外模型。最后,利用免疫缺陷小鼠模型来评价肝癌肿瘤干细胞的致瘤性。本项目的成功不仅将为制备新型3D纳米纤维支架提供一个新的思路,而且为构建其它癌组织肿瘤干细胞的体外模型奠定基础,从而为研究肿瘤干细胞的靶向治疗策略和治疗剂提供模型样本和新的研究模式。

结项摘要

肝癌肿瘤干细胞被认为是导致肝肿瘤耐药性、耐化疗性和复发转移的根源。本项目拟通过仿生肿瘤干细胞微环境来构建肝癌肿瘤干细胞的体外3D培养模型,并阐明肿瘤干细胞微环境对肝癌肿瘤干细胞干性维持的作用机制。我们成功从病人肝癌组织中提取出2株肿瘤干细胞。所提取的肿瘤干细胞ALDH阳性率达到93%左右,表达多种肿瘤干细胞标志物,且具有高度致瘤性(将10个肿瘤干细胞皮下注射到免疫缺陷小鼠上进行成瘤实验,免疫缺陷小鼠就会长出肿瘤)。我们发现vitronectin可作为包被底物用于肿瘤干细胞的2D细胞培养,在连续传代3代以内,肿瘤干细胞的干性能够得到较好维持。我们进一步将肿瘤干细胞种植在明胶/透明质酸的酶交联水凝胶中,通过仿生微环境构建肿瘤干细胞的体外3D培养模型。研究表明,细胞种植密度影响肿瘤干细胞在3D培养条件下的干性维持;水凝胶的软硬度对肿瘤干细胞的增殖、干性维持、形态等有较大影响。使用明胶/透明质酸(w/w=1:1)水凝胶培养肿瘤干细胞,经过4天培养,ALDH阳性率仍然维持在88.1%。继续培养至7天,ALDH阳性率为80.6%,而使用传统成球悬浮培养方法,ALDH阳性率仅为64%。综上所述,我们建立了以明胶/透明质酸酶交联水凝胶为基质材料的肝癌肿瘤干细胞体外3D细胞培养模型。该3D培养模型可以为针对肿瘤干细胞的靶向治疗和药物筛选的研究提供一个较好的疾病模型。

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(1)
Fabrication of Photo-Crosslinkable Poly (Trimethylene Carbonate)/Polycaprolactone Nanofibrous Scaffolds for Tendon Regeneration
用于肌腱再生的光交联聚(三亚甲基碳酸酯)/聚己内酯纳米纤维支架的制备
  • DOI:
    10.2147/ijn.s246966
  • 发表时间:
    2020-01-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF NANOMEDICINE
  • 影响因子:
    8
  • 作者:
    Li, Xing;Chen, Honglin;Shui, Lingling
  • 通讯作者:
    Shui, Lingling
Establishment of a 3D model of tumor-driven angiogenesis to study the effects of anti-angiogenic drugs on pericyte recruitment
建立肿瘤驱动血管生成3D模型,研究抗血管生成药物对周细胞募集的影响
  • DOI:
    10.1039/d0bm02107e
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Biomaterials Science
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Yaqi Qiu;Ning Wang;Tingting Guo;Shoupei Liu;Xianglian Tang;Zhiyong Zhong;Qicong Chen;Haibin Wu;Xiajing Li;Jue Wang;Shuai Zhang;Yimeng Ou;Bailin Wang;Keqiang Ma;Weili Gu;Jie Cao;Honglin Chen;Yuyou Duan
  • 通讯作者:
    Yuyou Duan
Exosomes as Carriers for Drug Delivery in Cancer Therapy
外泌体作为癌症治疗中药物输送的载体
  • DOI:
    10.1007/s11095-022-03224-y
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Pharmaceutical Research
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Weiping Zeng;Zhengbo Wen;Honglin Chen;Yuyou Duan
  • 通讯作者:
    Yuyou Duan
ITGB1 Drives Hepatocellular Carcinoma Progression by Modulating Cell Cycle Process Through PXN/YWHAZ/AKT Pathways.
ITGB1 通过 PXN/YWHAZ/AKT 途径调节细胞周期过程来驱动肝细​​胞癌进展
  • DOI:
    10.3389/fcell.2021.711149
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in cell and developmental biology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Xie J;Guo T;Zhong Z;Wang N;Liang Y;Zeng W;Liu S;Chen Q;Tang X;Wu H;Zhang S;Ma K;Wang B;Ou Y;Gu W;Chen H;Qiu Y;Duan Y
  • 通讯作者:
    Duan Y
Tough fibrous mats prepared by electrospinning mixtures of methacrylated poly(trimethylene carbonate) and methacrylated gelatin
通过静电纺丝甲基丙烯酸聚(碳酸三亚甲基酯)和甲基丙烯酸明胶的混合物制备坚韧纤维垫
  • DOI:
    10.1016/j.eurpolymj.2021.110471
  • 发表时间:
    2021-05-05
  • 期刊:
    EUROPEAN POLYMER JOURNAL
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Liang, Jia;Chen, Honglin;Poot, Andre
  • 通讯作者:
    Poot, Andre

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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    张玉平
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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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