生物力对泌尿系统组织工程中重编程脂肪干细胞干性特征与血管新生调控作用的实验研究

The inadequate of angiogenesis and seeding cell in large/long distance repairing in urinary tissue engineering has been affected clinical application, the process of angiogenesis is regulated by the vascular endothelial growth factor (VEGF).The expression of VEGF in tissue repair process is dynamic, high or low will cause serious complications.Urinary tract has a bureaucratic structure,which has biological force, such as hydrostatic pressure and shear stress. Moreover in the process of urine production, storage and discharge gradient biological force will appear.We assume the gradient changes of biological force to stimulate the factors controlling the release of growth factors in drug release system(DDS). Improved liposome is sensitive to the shear stress stimulus, releasing the package growth factors, when the external force stimulating evacuation they can restore the original structure and stop releasing. Recent research demonstrated that the physical factors(mechanical stress,ect.) in the stem cell niche(surrounding micro-environment) ,just like chemical factors(growth factors, etc.),are crucial in the stemness of stem cells including self-renewal and differentiation into specialized mature cells. Adipose derived stem cell(ADSC) is promise resource to seeding cell. The cellular reprogramming transducing transcription factors into somatic cell has revolutionized the stem cell field. This technology can transform ADSC into induced pluripotent stem cell(iPS) ,termed as ADSC-iPS.We hereby propose to test and analyze preliminarily the impact of mechanical stress and hydrodynamic shear on the release of VEGF in DRS and the stemness of ADSC-iPS and possible mechanism by converting ADSC into ADSC iPS and establishing a platform of dynamic cell-culture mimicking mechanical characters of bladder.

泌尿系组织工程中大面积/长距离组织修补的新生血管不足和移植细胞缺乏一直是本领域临床应用的阻碍。血管新生的过程受血管内皮生长因子（VEGF）的调控，机体VEGF的表达是动态变化的，偏高或偏低都会引起严重的并发症。我们利用泌尿系梯度变化的静水压力和剪切应力作为刺激因素控制药物释放系统（DDS）内VEGF的释放，进而模仿体内自然状态。改良型脂质体在流体剪切应力的刺激下可发生形变，释放内包裹的水溶性生长因子，在外力刺激撤离时可恢复原结构并停止释放。多能干细胞是组织工程中新兴的种子细胞，而干细胞微环境中的物理因素（如机械应力）会对干细胞的增殖、定向分化等特征造成决定性影响。本实验将在原有的基础上构建力敏感性DDS和模拟膀胱生物力变化的培养平台，同时利用重编程技术构建诱导性多能干细胞。尝试研究生物力作用下多能干细胞的增殖和分化机制；VEGF-DDS释放特征、对新生血管的促进作用和新生组织的成熟情况。

组织工程和再生医学是修复组织器官缺损、实现其解剖学和功能学再生的重要途径之一。在实现大面积、长距离的组织修复中，移植物内干细胞的生存和活性以及新生组织的血管化尤为重要。脂肪组织不仅是储能器官，还是庞大的内分泌器官，其中富含脂肪源性细胞因子，具有一定的生物活性和生理功能。本课题研究脂肪组织提取物（ATE）对干细胞和内皮细胞多种功能的影响，探究其在组织修复中的应用价值。膀胱组织工程被认为是未来修复大面积膀胱缺损乃至替换膀胱的途径之一。然而膀胱具有一定的储尿和排尿功能，如何实现新生膀胱的功能化是目前膀胱组织工程领域亟待解决的问题。新生膀胱组织中内皮细胞的迁移和血管化、尿路上皮细胞和膀胱平滑肌细胞的迁入和生长，被认为是实现膀胱功能性修复的关键因素。 . 静电纺丝是组织工程中常用的制备纳米纤维膜的方法之一。载药纳米纤维不仅可以实现结构上的修复，又能根据不同的需要而负载相关药物、蛋白、细胞因子、纳米颗粒等等，使之具备一定的生物活性，从而满足功能性修复的需求。脂肪组织提取物（ATE）中富含脂肪源性细胞因子，具有一定的促细胞增殖、迁移以及促血管生成能力。因此，在本课题研究中，我们将ATE负载至聚乳酸-聚己内酯（PLCL）电纺纳米纤维膜上构建具有一定生物活性的“三明治”结构仿生补片，用以实现膀胱的部分解剖学和功能学修复。. 本项目成功提取了脂肪组织提取物（ATE），并验证了其在干细胞增殖、多向分化潜能的影响，以及其在上皮细胞增殖、迁移和成管化的促进作用；并基于此构建了负载有ATE的“三明治”结构纳米纤维补片 （ATE/HA-PLCL），一定程度上地实现膀胱的解剖学和功能学修复，为泌尿系组织工程的研究提供了一个新的选择。