微细加工技术精确调控人胚胎干细胞向软骨分化的效应及机制研究

我国骨关节炎疾病人数众多，目前最有效的方法是自体软骨细胞移植治疗。但自体软骨细胞来源有限，需要寻求新型种子细胞。人胚胎干细胞(hESC)经拟胚体（EB）培养诱导能分化为包括软骨细胞在内的多种细胞，但其分化效率普遍低下，而且软骨分化过程中相关信号通路的调控和激活一直是研究者试图精确分析的难题。研究表明，EB的大小、机械力和氧气等微环境对hESC的分化具有重要作用，但是由于技术问题，对这些微环境条件的精确控制一直没有得到解决。本项目首次运用微细加工技术，制造特定的生物反应器，从而精确控制EB的大小、机械力和氧气的浓度，在此基础上评价微环境的调控对EB向软骨细胞分化的影响，并进一步阐明EB大小对软骨分化的调控作用和机制。通过本项目的研究，将实现利用微细加工制造技术建立大规模高效集成的软骨定向分化平台，提高人胚胎干细胞软骨分化的效率，为软骨的再生修复提供足够的种子细胞。

我国骨关节炎疾病人数众多，目前最有效的方法是自体软骨细胞移植治疗。但自体软骨细胞来源有限，需要寻求新型种子细胞。人胚胎干细胞(hESC)经拟胚体（EB）培养诱导能分化为包括软骨细胞在内的多种细胞，但其分化效率普遍低下，而且软骨分化过程中相关信号通路的调控和激活一直是研究者试图精确分析的难题。研究表明，EB 的大小、机械力和氧气等微环境对hESC 的分化具有重要作用，但是由于技术问题，对这些微环境条件的精确控制一直没有得到解决。本项目首次运用微细加工技术，精确控制EB的大小，在此基础上评价微环境的调控对EB向软骨细胞分化的影响，并进一步阐明EB大小对软骨分化的调控作用和机制。本研究首先设计制造了具备三种不同大小微孔（200μm， 400μm， 800μm）的微孔板，发现拟胚体大小确实影响胚胎干细胞软骨分化中相关基因的表达。通过本项目的研究，将实现利用微细加工制造技术建立大规模高效集成的软骨定向分化平台，提高人胚胎干细胞软骨分化的效率，为软骨的再生修复提供足够的种子细胞。