模拟微重力效应三维旋转培养促进造血干细胞向巨核细胞分化的机制研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号：
    31600683
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    雷晓华
  • 依托单位：
    中国科学院动物研究所
  • 学科分类：
    C0503.细胞感应与环境生物物理
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Megakaryocytes (MKs) are essential bone marrow cells responsible for generating platelets and cytokines which involve clotting and immune modulations. Generating magakaryocyte and platelet from human hematopoietic stem cells (hHSCs) holds great promise for drug screening and transfusion purpose in clinical. Currently, the efficiency of generating functional platelets from hHSC is poor and the mechanism underlying hHSCs differentiation into megakaryocyte is also far from clear. Studies have demonstrated that rotary cell culture system (RCCS), s an effective tool to simulate microgravity, provide an acceptable 3D dynamic environment to stimulate the proliferation and differentiation of stem cells. Our previous study has found that RCCS can potentiate megakaryopoiesis and significantly improve the efficiency of platelet generation. Base on this discovery, the present study is to investigate in detail a potential mechanism of 3D rotary culture regulating MKs differentiation. Whole-genome gene expression profile analysis by RNA-SEQ will be conducted to screen potential key genes regulating megakaryopoiesis. We also propose to explore the functions and regulation mechanisms of related genes that screened by RNA-SEQ during megakaryopoiesis in 3D rotary suspension culture. Our results will reveal the effect of 3D rotary suspension culture on megakaryopoiesis and thrombopoiesis, and our discovery will facilitate the strategy optimization for magakaryocytes and platelets generation from blood derived CD34+ cell in large-scale.
巨核细胞是一种重要的骨髓细胞，能够产生血小板和各种细胞因子，参与机体的促凝血及免疫调节等过程。利用人造血干细胞分化产生的巨核细胞和血小板在药物筛选、临床输注治疗等方面具有广阔的前景。目前体外分化产生巨核细胞和具有功能的血小板效率较低，且有关巨核细胞体外分化和调控机制知之甚少。我们前期研究中建立了模拟微重力效应3D旋转悬浮条件下造血干细胞向巨核细胞分化和血小板生成的体外3D模型，结果表明3D旋转培养促进巨核细胞分化和功能性血小板的产生。本课题在前期发现的基础上进一步深入探讨其作用机制，基于全基因组RNA测序挖掘能调控巨核分化的候选功能分子，并针对所发现的分子进一步分析其在巨核分化和血小板形成中的功能及作用机制。总之，本研究将进一步揭示模拟微重力效应3D旋转培养条件下巨核细胞分化、成熟和血小板产生的规律，为高效分化产生巨核细胞和血小板的策略提供理论依据和技术指导。

结项摘要

巨核细胞是一种重要的骨髓细胞，能够产生血小板和各种细胞因子，参与机体的促凝血及免疫调节等过程。利用人类干细胞分化产生的巨核细胞和血小板在药物筛选、临床输注治疗等方面具有广阔的前景。模拟微重力条件下细胞培养和组织构建研究表明, 微重力环境有利于细胞的三维生长, 形成具有功能的组织样结构, 培养后的三维组织无论从形态上还是基因表达上都更接近于正常的机体组织。我们前期发现采用模拟微重力旋转培养有利于提高脐带血来源的造血干细胞向巨核细胞分化及血小板的产生。本课题在前期发现的基础上进一步探讨了微重力和小分子化合物的联合作用，研究发现在一些特定时期联合旋转培养和小分子化合物可进一步促进巨核分化和血小板形成。此外，本课题还分别采用了EB分化模型和单层造血模型来探讨了模拟微重力在人类胚胎干细胞向早期造血前体细胞分化的影响，研究表明微重力对人胚胎干细胞向造血前体细胞分化具有一定的影响，主要影响分化阶段为中胚层向生血内皮及后期分化，但不会影响中胚层的分化。总之，本研究首次发现了微重力在人胚胎干细胞早期造血发生中的作用，为下一步的机制研究打下重要的基础。

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（3）
专利数量（0）
Chemically induced transformation of human dermal fibroblasts to hair-inducing dermal papilla-like cells
化学诱导人真皮成纤维细胞转化为毛发诱导真皮乳头样细胞
  • DOI：
    10.1111/cpr.12652
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Cell Proliferation
  • 影响因子：
    8.5
  • 作者：
    Zhao Qian;Li Na;Zhang Huishan;Lei Xiaohua;Cao Yujing;Xia Guoliang;Duan Enkui;Liu Shuang
  • 通讯作者：
    Liu Shuang
Effect of microgravity on proliferation and differentiation of embryonic stem cells in an automated culturing system during the TZ-1 space mission
TZ-1太空任务期间微重力对自动化培养系统中胚胎干细胞增殖和分化的影响
  • DOI：
    10.1111/cpr.12466
  • 发表时间：
    2018-10-01
  • 期刊：
    CELL PROLIFERATION
  • 影响因子：
    8.5
  • 作者：
    Lei, Xiaohua;Cao, Yujing;Duan, Enkui
  • 通讯作者：
    Duan, Enkui
Systematic biomedical research of the NASA Twins Study facilitates the hazard risk assessment of long-term spaceflight missions
NASA双胞胎研究的系统生物医学研究促进了长期航天任务的危险风险评估
  • DOI：
    10.1007/s13238-019-0628-x
  • 发表时间：
    2019-09-01
  • 期刊：
    PROTEIN & CELL
  • 影响因子：
    21.1
  • 作者：
    Dai, Zhongquan;Lei, Xiaohua;Li, Yinghui
  • 通讯作者：
    Li, Yinghui
Induction of differentiation of human stem cells ex vivo: Toward large-scale platelet production
人类干细胞离体诱导分化：迈向大规模血小板生产
  • DOI：
    10.4252/wjsc.v11.i9.666
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    World Journal of Stem Cells
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Lei Xiao Hua;Yang Yi Qing;Ma Chi Yuan;Duan En Kui
  • 通讯作者：
    Duan En Kui

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其他文献

太空环境下哺乳动物胚胎发育和生殖研究进展及展望
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    中国科学：生命科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马驰原;曹宇静;段恩奎;雷晓华
  • 通讯作者：
    雷晓华

其他文献

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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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