HIF-1α信号通路调控下预血管化骨组织的构建及促进长段骨再生的作用和机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81772338
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 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:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With high disability rate, large bone defects still lack of satisfactory treatment. The traditional artificial bone fails to induce sufficient angiogenesis in vivo to survive and function in large bone defects. Therefore, construction of bioactive artificial bone possesses a vast application prospect. In our previous study, an artificial bone with short-term prevascularization was constructed in vivo, and proved to promote angiogenesis and bone regeneration in small bone defects, which may be mediated through up-regulation of HIF-1α pathway. Therefore, whether fully prevascularized artificial bone could achieve satisfactory results in repairing large bone defects deserves further research. To clarify this hypothesis, a novel artificial bone containing Co2+ inducing chemical hypoxia will be constructed to study its effect on HIF-1α pathway in osteoblasts in vitro. Then, the constructed artificial bone seeded with osteoblasts will be prevascularized in vivo. The optimal conditions for angiogenesis will also be defined. Further, the effect and related mechanism of prevascularized artificial bone combined with distraction osteogenesis, which provides stable environment for bone regeneration, on large bone regeneration is to be investigated. This project will help to provide experimental basis for the clinical application of prevascularized artificial bone in large bone defects.
大段骨缺损致残率高,缺乏满意的治疗方案。传统人工骨因不能诱导体内足量血管长入而难以在大段骨缺损区存活并发挥作用。因此,构建生物活性的人工骨组织拥有广阔的应用前景。课题组前期在动物体内成功构建了短期预血管化的骨组织,证实能促进小范围骨缺损区血管形成及新骨再生,并发现与低氧诱导因子1α(HIF-1α)通路信号上调有关。基于此,构建充分预血管化的人工骨组织修复大段骨缺损,是否也能取得满意疗效值得深入研究。为此,本项目拟(1)运用能诱导化学性低氧的钴离子(Co2+),构建新型含Co2+的人工骨,体外研究对成骨细胞HIF-1α通路的影响;(2)将成骨细胞种植于新型含Co2+的人工骨组织内,进行在体预血管化构建,明确血管生成的最佳条件;(3)将充分预血管化的骨组织与能提供稳定成骨环境的牵张技术联合,探讨对长段骨再生的促进作用及可能机制。本课题为预血管化骨组织在大段骨缺损中的临床应用提供重要实验依据。

结项摘要

大段骨缺损致残率高,缺乏满意的治疗方案。传统人工骨因不能诱导体内足量血管长入而难以在大段骨缺损区存活并发挥作用。因此,构建生物活性的人工骨组织拥有广阔的应用前景。课题组前期在动物体内成功构建了短期预血管化的骨组织,证实能促进小范围骨缺损区血管形成及新骨再生,并发现与低氧诱导因子1α(HIF-1α)通路信号上调有关。基于此,构建充分预血管化的人工骨组织修复大段骨缺损,是否也能取得满意疗效值得深入研究。本项目已完成了预血管化人工骨材料促进骨缺损修复的研究,人工骨的预血管化处理显著增加了大鼠骨缺损的愈合速度。在此基础上,本项目充分评估了钴离子缓释材料促进成骨、成血管的功能,我们构建了可调性钴离子缓释复合水凝胶,证实其显著促进大鼠骨缺损处的血管新生及骨再生。本项目的研究成果为实现充分预血管化骨组织的构建及在大段骨缺损中的运用提供重要的理论依据和实验基础。目前发表受本项目资助的 SCI论文共 15 篇,成功培养博士研究生4名,硕士研究生1名,参加国内学术会议 6 人次,获省部级奖励1项,获得授权专利2项,完成预期目标。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(2)
Impaired Bone Regenerative Effect of Exosomes Derived from Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells in Type 1 Diabetes
骨髓间充质干细胞来源的外泌体对 1 型糖尿病的骨再生作用受损
  • DOI:
    10.1002/sctm.18-0199
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    Stem Cells Translational Medicine
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Zhu Yu;Jia Yachao;Wang Yanmao;Xu Jia;Chai Yimin
  • 通讯作者:
    Chai Yimin
All-trans retinoic acid improves the viability of ischemic skin flaps in diabetic rat models
全反式视黄酸改善糖尿病大鼠模型缺血皮瓣的活力
  • DOI:
    10.1016/j.diabres.2018.06.019
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Diabetes Research and Clinical Practice
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Zhenjun Weng;Chunyang Wang;Cheng Zhang;Jia Xu;Yimin Chai;Yachao Jia;Pei Han;Gen Wen
  • 通讯作者:
    Gen Wen
Nanofiber arrangement regulates peripheral nerve regeneration through differential modulation of macrophage phenotypes
纳米纤维排列通过巨噬细胞表型的差异调节来调节周围神经再生。
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2018.10.040
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Jia, Yachao;Yang, Weichao;Chai, Yimin
  • 通讯作者:
    Chai, Yimin
Morroniside attenuates high glucose-induced BMSC dysfunction by regulating the Glo1/AGE/RAGE axis
莫诺苷通过调节 Glo1/AGE/RAGE 轴减轻高糖诱导的 BMSC 功能障碍
  • DOI:
    10.1111/cpr.12866
  • 发表时间:
    2020-07-09
  • 期刊:
    CELL PROLIFERATION
  • 影响因子:
    8.5
  • 作者:
    Sun, Yi;Zhu, Yu;Xu, Jia
  • 通讯作者:
    Xu, Jia
Regeneration of large bone defects using mesoporous silica coated magnetic nanoparticles during distraction osteogenesis
牵引成骨过程中使用介孔二氧化硅涂层磁性纳米粒子再生大骨缺损
  • DOI:
    10.1016/j.nano.2019.102040
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    NANOMEDICINE-NANOTECHNOLOGY BIOLOGY AND MEDICINE
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Jia, Yachao;Zhang, Pengli;Chai, Yimin
  • 通讯作者:
    Chai, Yimin

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  • 通讯作者:
    郑宪友

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AI项目解读示例

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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