基于主客体作用诱导胚胎干细胞定向分化的仿生聚合物平台的建立

Isolated from inner cell mass of blastocysts, embryonic stem cells (ESCs) is a kind of totipotency cells, and have the potential of multi-directional differentiation, and can differentiate into all cell types under appropriate culture conditions. Now ESCs has become one of the most promising source of cells that can be used for treatment of disease which are caused by defect of specific cells defect, such as, diabetes, heart disease and neurodegenerative. So it is necessary to establish a general method to quickly and easily induce ESCs differentiate into various functional cells. In this project, we propose to construct a biomimetic polymer platform with the host-guest interaction as the driving force for studying the differentiation of embryonic stem cells. By changing the preparation conditions, we can regulate anchoring group and object group of glycan analogs and the functional group of beta -CD derivatives to discuss the relationship between structure of biomimetic polymers and ESCs differentiation. Finally, in view of practical application, a bionic polymer with specific differentiation function is constructed. This work not only has important research value, but also has potential application in cell therapy.

胚胎干细胞（ESCs）是从囊胚期的内细胞团中分离获得的一类全能性细胞，具有多向分化潜能，给予合适的培养条件能够发育分化成所有类型细胞。目前已成为最具有发展前途的细胞源，可用于糖尿病、心脏病以及神经退行性等由于特定细胞缺损而严重危害人类健康的疾病的治疗，因此需要建立一种通用的能够快速简单的定向诱导ESCs分化成各种功能细胞的方法。本项目提出开展以主客体作用为驱动力构建仿生聚合物平台，用于胚胎干细胞定向分化的研究。通过改变制备条件调控聚糖类似物中锚定基团和客体基团的含量以及β-CD衍生物上的活性官能团种类和含量，系统考察仿生聚合物的最终结构与ESCs定向分化之间的关系。最终针对实际应用，构建具有特定分化功能的仿生聚合物。该工作不仅具有重要的基础研究价值，而且在细胞治疗等领域具有潜在的应用前景。

胚胎干细胞（ESCs）是从囊胚期的内细胞团中分离获得的一类全能性细胞，具有多向分化潜能，给予合适的培养条件能够发育分化成所有类型细胞。目前已成为最具有发展前途的细胞源，可用于糖尿病、心脏病以及神经退行性等由于特定细胞缺损而严重危害人类健康的疾病的治疗，因此需要建立一种通用的能够快速简单的定向诱导ESCs分化成各种功能细胞的方法。.本项目的主要结论是：.1．研究了基于CD的肝素类似物在ESCs定向诱导分化中所扮演的重要角色，探讨了不同官能团的CD衍生物分子对mESCs增殖和神经分化的调控作用，并进一步其作用机理。具体结论如下：可以通过化学反应制备了一系列带有不同官能团的CD衍生物，包括CD-S、CD-C1以及CD-C7；培养基中CD衍生物没有明显的生物毒性；培养基中CD衍生物在较低浓度时，促分化效果更明显；CD-S/CD-C1以及CD-S/CD-C7比例接近天然肝素时，具有最优促分化效果；FGF2束缚实验证明了环糊精上的羧基能够加强FGF和FGFR的结合。.2．开发了一种结合多锚定胆固醇插入和宿主-客体相互作用的高效细胞表面工程方法。该方法具有生物相容性强、操作简单、适用于不同细胞类型的特点。通过改变聚合物的组成，可以获得不同停留时间的改性细胞膜，以满足各种生理要求。三个功能β-环糊精被用来演示我们的模块化聚合物的各种。CD-RBITC的应用表明，宿主-客体的相互作用可以在溶液中进行，也可以在原位细胞膜上进行，从而支持后续的功能化。CD-S的引入使聚合物成为gag的类似物，并在MESC膜上重塑，促进了MESC的神经分化，提示聚合物的柔韧性可能更有利于刺激神经分化的信号通路。本项目提出了一种新的细胞表面工程策略，可以方便地构造特定的功能来操纵细胞行为。