基于微流控芯片平台模拟心肌梗塞微环境分选“优质”干细胞生物学特性和心肌梗塞疗效研究

基本信息
批准号:81770277
项目类别:面上项目
资助金额:55.00
负责人:王剑
学科分类:
依托单位:华中科技大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:褚婕,李沁,尚丹,党一平,宋鹏,乔保茹,刘奎,陈坚,王禹杰
关键词:
基质细胞衍生因子干细胞微流控心肌梗塞CXC趋化因子受体4
结项摘要

Myocardial infarction is an important cause of morbidity and mortality among adults. Stem cell therapy is a promising modality for the treatment of myocardial infarction. However, most of the transplanted cells die within the first hours after transplantation because of hypoxia and oxidative stress; and the majority of cells after local intra-myocardial delivery migrate into non-targeted organs such as the lung, liver, and spleen. Therefore, the transplantation of stem cells into infracted hearts yields only marginal improvement in cardiac function.. Microfluidic device better mimicks the in vivo cellular microenvironment, generates stable chemoattractant gradients, and achieves high-throughput cell migration and isolation. Stromal cell-derived factor-1α (SDF-1α) and its cellular receptor CXCR4、vascular endothelial growth factor (VEGF) and its receptor VEGFR、tumor necrosis factor-α (TNF-α) and its cellular receptor TNFR-2 are known as the most prominent stem cell chemotaxis. SDF-1α、VEGF、TNF-α have been shown to be significantly up-regulated in myocardial infarction and attract the CXCR4+、VEGFR+、TNFR-2+ stem cells towards SDF-1α、VEGF、TNF-α gradients.. The present study utilizes microfluidic devices to create stable concentration gradient of SDF-1α、VEGF、TNF-α and myocardial infarction tissue extraction for selecting chemotactically and therapeutically potent stem cells for the treatment of myocardial infarction. Preconditioning with SDF-1α、VEGF、TNF-α suppresses stem cells apoptosis, enhances their survival, promotes their proliferation, enlarges their paracrine function, and improves their induction differentiation. Presumably, stem cells isolated on the basis of their chemotactic migration towards SDF-1α、VEGF、TNF-α demonstrate the significantly higher level of CXCR4、VEGFR and TNFR-2 receptor, and are more prone to survive、proliferate and secrete multiple cytokines. Over-expression of CXCR4、VEGFR and TNFR-2 enhanced migration、adhesion and engraftment of stem cells into infracted hearts. The number of surviving stem cells is positively proportional to their therapeutic effect. The present study investigates whether the chemotactically selected stem cells have the great abilities to improve cardiac function after transplantation into myocardial infarction.

心肌梗塞缺血缺氧及炎症细胞浸润导致移植干细胞凋亡死亡。心肌移植干细胞随血液淋巴循环迁移至外周器官。较低移植干细胞存活率和定植率是限制其心肌梗塞疗效的主要瓶颈。心肌梗塞上调SDF-1α、VEGF、TNF-α表达。SDF-1α/CXCR4、VEGF/VEGFR、TNF-α/TNFR-2轴调控干细胞趋化、迁移、定植于梗塞心肌。前期研究发现SDF-1α和梗塞心肌组织提取物高效趋化干细胞迁移,证实微流控芯片是高效干细胞分离筛选平台。据此提出应用微流控芯片技术,构建趋化因子配体(SDF-1α、VEGF、TNF-α)和梗塞心肌提取物浓度梯度,模拟心肌梗塞微环境,高通量分选趋化因子受体(CXCR4、VEGFR、 TNFR-2)阳性“优质”干细胞。趋化因子配体-受体结合诱导分选“优质”干细胞移植后迁移归巢于梗塞心肌,提高移植干细胞心肌定植率和存活率,促进干细胞修复心脏功能,探索提高干细胞心肌梗塞疗效新策略。

项目摘要

干细胞移植促进梗死缺血及周边区域毛细血管再生,增加左室射血分数。然而,心梗局部缺血缺氧,炎症微环境致移植干细胞凋亡死亡。干细胞移植后,通过淋巴和血液系统,引流至心脏外非靶向器官,存活率和靶向定植率较低,限制其疗效。.CXCR4/SDF-1α、Integrin β2/ICAM-1和Integrin α4/VCAM-1信号轴在干细胞趋化、粘附、迁移、归巢定植梗塞心肌过程中起关键调控作用。缺血缺氧和心肌坏死诱导细胞外基质和血管内皮SDF-1α、ICAM-1和VCAM-1表达增加。干细胞CXCR4或Integrin阳性率为~2%或5.11%,限制其疗效。基因转染和荧光细胞分选,构建CXCR4+或Integrin+细胞亚群。CXCR4配体与内皮细胞SDF-1α受体结合,Integrin配体与内皮细胞粘附分子受体结合,干细胞内皮粘附,透内皮层迁移,细胞外基质粘附,归巢定植。整合素是细胞膜表面跨膜蛋白,α和β亚基组成异二聚体,细胞内外信号传递媒介,调控细胞存活、增殖、迁移、分化和抗凋亡等特性。.脂肪干细胞(ASCs)是成体间充质干细胞,来源丰富,容易获取,扩增速度快。本课题调查: (1)梗塞心肌SDF-1α、ICAM-1和VCAM-1表达情况。(2) CXCR4、Integrin β2、Integrin α4-positive ASCs存活、增殖、迁移、分化、细胞因子分泌和抗凋亡特性。(3)CXCR4、Integrin β2、Integrin α4-positive ASCs 移植后,配体-受体介导,能否高效迁移、归巢定植于梗塞心肌?促进毛细血管再生,显著改善心脏功能? .研究发现:(1) 心梗3-7d,SDF-1α、ICAM-1和VCAM-1表达水平升高。(2)CXCR4-positive ASCs心肌存活定植,小动物心脏超声CXCR4-ASCs移植组心功能显著优于ASCs对照组。(3)Integrin β2/integrin α4-positive ASCs增殖,存活,迁移能力强,诱导分化显著,分泌大量血管生长因子, 抗凋亡能力强。(4)13N-NH3·H2O PET/CT发现Integrin β2-positive ASCs改善梗塞心肌血液灌注。(5)18F-FDG PET/CT证实Integrin α4-positive ASCs显著减少心梗面积。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

Intensive photocatalytic activity enhancement of Bi5O7I via coupling with band structure and content adjustable BiOBrxI1-x

DOI:10.1016/j.scib.2017.12.016
发表时间:2018
3

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
4

Asymmetric Synthesis of (S)-14-Methyl-1-octadecene, the Sex Pheromone of the Peach Leafminer Moth

Asymmetric Synthesis of (S)-14-Methyl-1-octadecene, the Sex Pheromone of the Peach Leafminer Moth

DOI:
发表时间:
5

七羟基异黄酮通过 Id1 影响结直肠癌细胞增殖

七羟基异黄酮通过 Id1 影响结直肠癌细胞增殖

DOI:
发表时间:

王剑的其他基金

批准号:81200327
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703898
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602262
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61473304
批准年份:2014
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:81472051
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:61273089
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81602041
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40472070
批准年份:2004
资助金额:39.00
项目类别:面上项目
批准号:51408399
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200105
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771122
批准年份:2017
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:81300816
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071992
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:11605095
批准年份:2016
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300832
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60870016
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:联合基金项目
批准号:31501991
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400783
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000004
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71271094
批准年份:2012
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:30700424
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71671071
批准年份:2016
资助金额:46.00
项目类别:面上项目
批准号:60872052
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:49972046
批准年份:1999
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:21406192
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61179043
批准年份:2011
资助金额:38.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51107111
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40972087
批准年份:2009
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:41030315
批准年份:2010
资助金额:230.00
项目类别:重点项目
批准号:51709130
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873210
批准年份:2018
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:81000659
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41672112
批准年份:2016
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:49402030
批准年份:1994
资助金额:7.80
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772303
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11501414
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91740116
批准年份:2017
资助金额:100.00
项目类别:重大研究计划
批准号:81560368
批准年份:2015
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81173150
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31401983
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81201353
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

模拟骨组织微环境的新型微流控仿生芯片平台研究

批准号:51102097
批准年份:2011
负责人:李卓荣
学科分类:E0210
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于微流控芯片的循环肿瘤细胞及肿瘤干细胞无鞘液流分选检测研究

批准号:31700749
批准年份:2017
负责人:申少斐
学科分类:C2104
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于微流控芯片技术定量研究肺癌干细胞在转移微环境中的迁移

批准号:21605160
批准年份:2016
负责人:岳婉晴
学科分类:B0404
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于微流控芯片的胶质瘤干细胞分选与单细胞源肿瘤球阵列化研究

批准号:81702955
批准年份:2017
负责人:庞龙
学科分类:H1810
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目