三维培养体系模拟干细胞Niche调控心脏瓣膜再生

利用功能性支架材料人工模拟Niche，促进干细胞自我更新和定向分化，调控组织再生，正成为组织工程领域的热点问题。本项目尝试制备干细胞-水凝胶-去细胞瓣的三维培养体系构建组织工程心脏瓣膜，一方面将自体骨髓间充质干细胞和内皮祖细胞分别三维培养于不同的聚乙二醇水凝胶，然后借助生物素-亲和素分子对反应与去细胞瓣复合，使两种干细胞混合种植、共培养，增殖、分泌活力增强；另方面将源自瓣膜间质细胞的条件培养基和血管内皮生长因子封装于酶敏感型水凝胶，复合支架上通过酶解基质金属蛋白酶底物肽的细胞行为智能化地启闭诱导液及生长因子释放，然后应力场和体内培养，促进干细胞部位专一性分化。拟通过该三维培养体系的制备，推动新型瓣膜替代物研发，同时探讨Niche与细胞行为、组织再生的关系，有助揭示瓣膜相关病理生理机制。

本项目着眼于干细胞微环境（Niche）的人工模拟，以酶敏感型水凝胶为核心构建生物智能化三维培养体系，为组织工程心脏瓣膜（TEHV）功能化支架材料研究提供新方法、新思路。.围绕申请书主旨，本项目主要研究内容包括：⑴ 采集人源性瓣膜间质细胞（VICs）和内皮细胞（ECs）条件培养基，用于分别诱导骨髓间充质细胞（BMSCs）和内皮祖细胞（EPCs）向瓣膜间质样细胞和内皮样细胞分化，观察该共培养技术的效果和可行性；⑵ 应用分子量20KDa分枝状聚乙二醇（PEG）与基质金属蛋白酶敏感底物肽（MMP(W)X）肽，构建酶敏感型PEG水凝胶，再封装条件培养基和/或血管内皮生长因子（VEGF），观察其缓释能力；⑶ 利用酶敏感型水凝胶封装条件培养基构建三维体系，在静态和应力场条件下三维共培养干细胞，观察细胞增殖、分化和细胞外基质新生；⑷ 制备缓释VEGF酶敏感型水凝胶，再利用生物素-亲和素分子对原理，与猪主动脉去细胞瓣结合构建智能化复合支架，然后进行体内外生物学检测。.通过以上一系列研究，不仅率先实现BMSCs、EPCs在酶敏感型水凝胶中的三维培养，促进干细胞增殖，同时以源自瓣膜或血管细胞的条件培养基共培养，诱导干细胞向目标细胞的定向分化，而且成功制备干细胞-酶敏感型水凝胶-去细胞瓣的智能化复合支架，推动TEHV研发，有助微环境和组织再生机制探讨