基于仿生细胞微环境构建人组织工程毛囊的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81471900
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1707.创伤/烧伤/整形研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

For severe cases of hair loss or alopecia, regeneration of hair follicles (HFs) by bioengineering is a promising future treatment alternative. To induce neogenesis of HFs, rodent DPCs has been demonstrated to be able to transdifferentiate epidermal keratinocytes into HF structures when DPCs are delivered precisely to the dermal-epidermal junction. However, owing to specific differences and ethical issues on human trials, we have yet realized the regeneration of human HFs. Physiologically, DPCs are embedded in extracellular matrix (ECM) rich in basement membrane proteins, including ?bronectin, collagen IV and laminin. Cells interact with neighboring cells and the ECM to establish a unique three-dimensional organization in vivo. These cell-cell and cell-ECM interactions form a complex communication network of biochemical and mechanical signals which are critical for normal cell physiology. When cells are cultured on two-dimensional plastic substrata, important signals controlling programs of cell proliferation, metabolism, differentiation and death responsible for the formation for correct tissue-specific architecture and function are lost. Thus, designing three-dimensional, physiologically relevant culture models, we can recapitulate some crucial aspects of the dynamic and reciprocal signaling necessary for establishing and maintaining tissue specific morphogenic programs. A simple in vitro system for the ECM is the Matrigel basement membrane matrix, extracted from the EHS mouse sarcoma, which consists primarily of laminin, collagen IV, heparin sulfate proteoglycans, and growth factors. Matrigel has been successfully applied in three-dimensional cell cultures for the purpose of elucidating the establishment of mammary cell morphogenesis and angiogenesis. Our previous studies also showed that when human DPCs and human follicular stem cells (FSCs) were mixed and cultured on Matrigel for several days, the structure of hair-like can be found. Genetic evidence suggests crucial roles for PDGF, TGF-b, VEGF, IGF-1 and FGF signaling in HF development and cycling. Platelet-rich plasma (PRP) is an autologous preparation of platelets in concentrated plasma, and containing various growth factors. Thus, PRP has been used in a wide variety of surgical procedures and clinical treatments. Our previous study showed a considerable effect of PRP on the time of hair formation and the yield of HF reconstitution. Based on the previous studies, we hypothesis that Matrigel and PRP can be used to constructed a biomimetic cell microenvironment, which in turn benefit to the construction of bioengineered HF from dissociated adult human DPCs and FSCs. Thus, the aim of this study is to construct and evaluate bioengineered HF from dissociated adult human DPCs, FSCs, Matrigel and PRP.
毛囊再生是秃发治疗的终极选择,因伦理限制和物种差异,既往研究多局限于动物的体内实验。虽然目前尚未在体外构建出人组织工程毛囊,但研究表明三维培养有助于细胞形成类器官样结构。组织学显示人体内的毛乳头细胞处于丰富细胞外基质的包裹之中,从EHS肿瘤中提取的Matrigel是一种拟生态细胞外基质,被广泛用于细胞的三维培养。我们在前期研究中首次发现将人毛乳头细胞和毛囊干细胞接种于Matrigel进行三维培养时可观察到毛发纤维的形成。以往研究还发现含有多种生长因子的PRP有助于增强毛乳头细胞的增殖和诱导功能。由此我们拟采用Matrigel和PRP构建出适合毛囊发育的仿生细胞微环境,通过人毛乳头细胞和毛囊干细胞的三维培养而构建组织工程毛囊。不仅可为毛囊发育、毛囊相关疾病的发病机制和毛发疾病治疗药物的筛选研究提供实验模型,也可为治疗秃发治疗和构建具有附属器的组织工程皮肤提供研究基础。

结项摘要

秃发是一种常见的毛发相关性疾病,无论是药物治疗还是自体毛发移植手术,均不能再生出新的毛囊。随着组织工程与再生医学的发展,构建组织工程毛囊以实现毛囊再生将会是治疗秃发较有前景的解决方案。目前,人源性毛囊重建目前尚未实现,但研究表明三维培养有助于细胞形成类器官样结构。组织学显示人体内的毛乳头细胞(DPC)处于丰富细胞外基质的包裹之中,从EHS肿瘤中提取的Matrigel 是一种拟生态细胞外基质,被广泛用于细胞的三维培养。以往研究还发现含有多种生长因子的PRP有助于增强DPCs的增殖和诱导功能。研究中,我们试图采用Matrigel和PRP构建出适合毛囊发育的仿生细胞微环境,通过人DPCs和毛囊干细胞(FSCs)的三维培养而构建组织工程毛囊。经过一系列研究,首先,我们实现了人FSCs和DPCs的分离、培养,并根据国内外研究热点,我们还探讨了基质金属蛋白酶及其抑制剂与毛囊周期的相关性。其次,我们通过Matrigel 、PRP、层层自组装(LBL)、悬滴法等方法,为毛囊再生探索适宜的仿生微环境,并构建组织工程毛囊。最后将FSCs和DPCs以一定比例在体外和体内实现毛囊重建及再生,还探讨了雄激素脱发的分子学机制。以上研究为毛囊组织工程的进一步研究提供了一定理论和研究基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A Novel and Convenient Method for the Preparation and Activation of PRP without Any Additives: Temperature Controlled PRP.
一种无需任何添加剂即可制备和活化 PRP 的新颖便捷方法:温控 PRP
  • DOI:
    10.1155/2018/1761865
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    BioMed research international
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Du L;Miao Y;Li X;Shi P;Hu Z
  • 通讯作者:
    Hu Z
宿主因素对毛囊重建影响的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    实用医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊哲祥;苗勇;林博杰;杜丽娟;洪伟晋;王瑾;陈若思;刘秉承;胡志奇
  • 通讯作者:
    胡志奇
As a carrier-transporter for hair follicle reconstitution, platelet-rich plasma promotes proliferation and induction of mouse dermal papilla cells.
作为毛囊重建的载体转运蛋白,富含血小板的血浆促进小鼠真皮乳头细胞的增殖和诱导
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-01105-8
  • 发表时间:
    2017-04-25
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xiao SE;Miao Y;Wang J;Jiang W;Fan ZX;Liu XM;Hu ZQ
  • 通讯作者:
    Hu ZQ
Effects of extracellular matrix on the growth characteristics of human dermal papillae cells in vitro
细胞外基质对人真皮乳头细胞体外生长特性的影响
  • DOI:
    10.1111/ced.12888
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Clinical and Experimental Dermatology
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Miao Y.;Fan Z. X.;Du L. J.;Su Y. S.;Sun Y. B.;Jiang W.;Hu Z. Q.
  • 通讯作者:
    Hu Z. Q.
Surface Tension Guided Hanging-Drop: Producing Controllable 3D Spheroid of High-Passaged Human Dermal Papilla Cells and Forming Inductive Microtissues for Hair-Follicle Regeneration
表面张力引导的悬滴:产生高传代人真皮乳头细胞的可控 3D 球体并形成用于毛囊再生的诱导微组织。
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b00202
  • 发表时间:
    2016-03-09
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Lin, Bojie;Miao, Yong;Xing, Malcolm
  • 通讯作者:
    Xing, Malcolm

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可移植假发组织相容性实验研究
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    WANG Guan,MIAO Yong,FEN Chuan-bo,HU Zhi-qi.Department of Plas
内置小室毛发重建模型
  • DOI:
    --
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  • 通讯作者:
    胡志奇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
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  • 作者:
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富含血小板血浆对小鼠触须毛乳头细胞活性和毛囊重建的影响
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    2013
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李泽华;肖顺娥;姜金豆;胡志奇
  • 通讯作者:
    胡志奇

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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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