三维细胞力学微环境对肌管形成及成熟化的作用机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11802228
  • 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:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Injury of skeletal muscle can significantly affect human health and even induce disability and death. The emergence of engineered tissue constructs holds a potential for skeletal muscle repair and regeneration, which has an important academic value and clinical significance. The formation and maturation of myotube with polarity and multi-nucleus structures are key factors in skeletal muscle repair and regeneration. Recently, the effects of mechanical microenvironment on myotube formation and maturation have attracted lots of attention. However, the effects and mechanisms of mechanical microenvironment on such behaviors in three dimensions (3D) still remain unclear. Based on the previous research experience on construction of cell mechanical microenvironment in vitro, I propose to study the effect of mechanical microenvironment on myoblast behaviors in 3D. Firstly, the effects of tensile stress on myotube formation and maturation will be studied. Secondly, the key mechanotransduction pathways of myotube formation and maturation in 3D will be investigated. Finally, a mechanical model will be established to understand the effect of tensile stress on myotube formation and maturation at the molecular level. The results would provide new insight into skeletal muscle regeneration and related mechanobiology studies.
骨骼肌损伤会严重影响人类健康,重者可导致残疾或死亡。工程化组织的体外构建为骨骼肌的修复和再生提供了可能,具有重要的学术价值和临床意义。极性多核肌管的形成和成熟化是骨骼肌修复和再生的关键环节。近年来,力学微环境在肌管形成及成熟化中的作用受到了越来越多的关注。但是,目前三维微环境下应力刺激对肌管的形成及成熟化的作用及机制仍不清楚。本项目拟结合申请人前期在三维细胞力学微环境构建方面的研究基础,研究三维微环境中应力刺激对肌管形成及成熟化的影响规律;采用分子生物学实验方法,揭示应力刺激对肌管形成及成熟化的关键信号通路;借鉴统计力学、连续介质力学和分子模拟等方法,建立描述应力刺激对肌管形成及成熟化的力学模型,刻画力学-生物学信号综合调控网络,揭示应力刺激过程中可能的分子机制。研究结果将为功能性骨骼肌再生及相关力学生物学研究提供新的思路和方法。

结项摘要

骨骼肌修复和再生对治疗骨骼肌损伤具有重要的临床意义。极性多核肌管的形成和成熟化是骨骼肌修复和再生的关键环节。近年来,三维细胞模型越来越多的应用于功能性肌组织的体外构建。然而,微环境中力学刺激如何影响肌管的形成及成熟化仍不明晰。针对这一关键问题,本项目拟以实验和理论建模为研究手段,系统研究三维微环境中应力刺激对肌管形成及成熟化的作用机制。首先,基于前期建立的平台方法,构建应变可控的三维成肌细胞力学微环境,揭示拉伸应力刺激对肌管形成及成熟化的影响规律;并通过研究力学刺激,三维基质结构,细胞形态的相互关系,揭示力学调控肌管形成的作用机制。最后,通过构建大鼠废用型肌萎缩疾病模型,采用可注射性磁性水凝胶,系统研究了在体力学刺激对废用型肌萎缩的治疗效果,并开发了相关可穿戴设备,为力学生物学成果的临床转换提供可能。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A 3D, Magnetically Actuated, Aligned Collagen Fiber Hydrogel Platform Recapitulates Physical Microenvironment of Myoblasts for Enhancing Myogenesis
3D、磁驱动、对齐胶原纤维水凝胶平台重现成肌细胞的物理微环境,以增强肌生成
  • DOI:
    10.1002/smtd.202100276
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Small Methods
  • 影响因子:
    12.4
  • 作者:
    Nianyuan Shi;Yuhui Li;Le Chang;Guoxu Zhao;Guorui Jin;Yi Lyu;Guy M. Genin;Yufei Ma;Feng Xu
  • 通讯作者:
    Feng Xu
An Injectable, biodegradable magnetic hydrogel system for exogenous promotion of muscle mass and regeneration
一种可注射、可生物降解的磁性水凝胶系统,用于外源性促进肌肉质量和再生
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2021.130398
  • 发表时间:
    2021-05-31
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Chang,Le;Li,Yuhui;Xu,Feng
  • 通讯作者:
    Xu,Feng

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其他文献

基于水凝胶的“自下而上”组织工程技术研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国科学:生命科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘灏;黄国友;李昱辉;张晓慧;卢天健;徐峰
  • 通讯作者:
    徐峰
我国大学教师聘任的现状
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    《河南教育》(高教版)2006年第5期62~63页
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李昱辉
  • 通讯作者:
    李昱辉
基于先进生物材料的心肌细胞力电微环境体外构建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    力学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐峰;张晓慧;鲍雪娇;赵国旭;刘付生;黄国友;李昱辉;卢天健
  • 通讯作者:
    卢天健

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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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