富勒烯纳米材料对体细胞重编程的调控作用及机制研究

The technology of reprogramming somatic cells into induced pluripotent stem cells (iPSCs) by defined factors provides a wide prospect for stem cell research. However, the low efficiency and slow kinetics of the reprogramming process have hampered progress with this technology. As the unique physical and chemical properties, fullerene C60 can be widely used in many biomedical fields. Our previous studies have found that fullerene nanomaterials can promote the reprogramming efficiency, while the underlying mechanisms are still unknown. In this project, based on our previous findings, we will perform multidisciplinary approaches including nanotechnology, cellular and molecular biology to analysis the ability of fullerene C60 to enhance somatic cell reprogramming efficiency, reveal the effects of fullerene C60 on the reprogramming process, and evaluate the role of fullerene C60 in modulating the self-renew abilities of iPSCs. This project provides a new method to improve iPSCs induction efficiency by using fullerene nanoparticles, and a theoretical basis for fullerene nanoparticles application in cell reprogramming and regenerative medicine.

体细胞重编程为诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）的技术为干细胞的研究与应用提供了广阔的前景。然而重编程效率低且过程缓慢阻碍了这一技术的发展。具有独特理化性质的富勒烯C60纳米材料在生物医学领域具有巨大的应用价值。我们前期研究初步发现富勒烯C60能显著提高细胞重编程效率，并促进重编程进程，然而具体的调控过程与机制还不清楚。本项目将在已有的研究基础上利用纳米科学、细胞与分子生物学等方法研究富勒烯C60提高细胞重编程效率的能力和作用条件；分析其对重编程进程的调控作用；解析其对重编程后期获得的iPSCs自我更新能力的影响，为富勒烯纳米材料在更高效、安全诱导iPSCs方面以及再生医学领域的应用提供理论依据。

体细胞重编程为诱导性多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）的技术为干细胞的研究与应用提供了广阔的前景。然而重编程效率低且过程缓慢阻碍了这一技术的发展。具有独特理化性质的富勒烯C60纳米材料在生物医学领域具有巨大的应用价值。申请人在本项目的支持下，结合前期研究结果，利用纳米科学、细胞与分子生物学等学科方法分析了富勒烯C60调控细胞重编程的作用，证实了富勒烯C60能显著提高细胞重编程效率，促进细胞重编程进程，同时具有增强干细胞自我更新能力。富勒烯C60处理后获得的iPSCs具有与胚胎干细胞相似的特性和多向分化能力。该部分研究为富勒烯纳米材料在更高效、安全诱导iPSCs方面以及再生医学领域的应用提供理论依据。RNA甲基化修饰m6A、自噬以及miRNA在细胞重编程、干细胞、发育等过程中发挥了极为关键的作用。在本项目的支持下，申请人系统研究了RNA的m6A修饰对胶质瘤干细胞以及胶质母细胞瘤发展过程的调控作用与机制，分析了纳米材料通过细胞自噬调控精子的分化与成熟过程，并设计了一种DNA分子计算平台对miRNA进行无创、快速、灵敏且准确的分析。在本项目支持下，申请人在Cancer Research、Journal of Hazardous Materials、Nature Nanotechnology国际期刊上发表SCI文章3篇。