生物材料介导工程化人肝类器官构建及其调控机制的研究

基本信息
批准号:31771067
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:杨军
学科分类:
依托单位:南开大学
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:顾忠伟,张妍,曹磊,苏敦凡,高超,吴立煌,帅旗志,谢敬辉,王雪萍
关键词:
聚集体培养细胞外基质控制释放钙粘素融合蛋白释放肝毒性评价
结项摘要

In order to solve the histological structural randomness and improve the functions of liver organoid, in this study, the polymer microbeads delivering cell adhesion factors and cell growth factors are designed for constructing engineered liver organoid by mediating hUC-MSCs aggregates and inducing the homogeneous hepatic differentiation of the hUC-MSCs. Based on the endothelial cells could promote the hepatoblasts formation and differentiation into hepatocytes and cholangiocytes at the early stage of liver development, the hVE-cad/VEGF delivering microbeads are prepared by Fc domain of the fusion protein binding on the surfaces of PLGA/Chitosan/Heparin complex microbeads, which rapidly induce the hUC-MSCs differentiation into endothelial cell. Meanwhile, hE-cad/HGF delivering microbeads are prepared by heparin-specific binding of HGF in the PLGA/Chitosan/Heparin complex microbeads and hE-cad-Fc binding on the surfaces of the complex microbeads, which induce hUC-MSCs differentiation into hepatoblasts-like cells, and cooperating with the endothelial cells regulate the differentiation of hepatoblasts-like cells into hepatocyte and cholangiocytes within the hUC-MSCs aggregates. The spatio-temporal controlled delivery of hVE-cad/VEGF and hE-cad/HGF by the polymer microbeads further regulate the secretion functions of hUC-MSCs and the bionic construction of dynamic extracellular microenvironment through the form of “inside-out” within the hUC-MSCs aggregates, which drive the homogeneous formation of hepatic histological structures and construct the engineered liver organoids. We will study the spatial and temporal effect of the functionalized polymeric microspheres system on the regulation of endogenous information molecules secreted by the hUC-MSC aggregates and exogenous information molecules derived from the biomaterials, further illuminate the molecular mechanism of the bionic construction extracellular microenvironment by biomaterials and innovate the biotechnology of engineered liver organoid with hUC-MSCs. This research has extremely important scientific significance and application value on developing drug screening platform, bioartifitial liver system and cell therapy.

为了解决肝类器官多细胞聚集体中组织结构随机性和提高肝功能表达,仿生肝脏发育早期内皮细胞促进肝芽形成以及调控肝祖细胞向肝细胞与胆管上皮细胞定向分化的作用,本项目拟设计并制备上皮、内皮细胞钙粘素与细胞生长因子联合可控递送聚合物微球系统,构建由聚合物微球系统介导的hUC-MSCs聚集体,研发聚集体内基于内皮钙粘素和VEGF联合快速诱导MSC向内皮细胞分化,进一步与上皮钙粘素和HGF协同调控类肝祖细胞增殖及其向肝细胞和胆管细胞的定向分化、驱动细胞迁移、并时序性驱动类肝芽结构的可控组装及其发育成熟并表达肝功能,阐明功能化聚合物微球系统对MSC聚集体中细胞分泌的内源性信息分子和材料导入的外源信息分子的时空协同调控作用及其仿生构建细胞外微环境的分子机制,创新MSC源工程化人肝类器官的可控构建理论与技术。该研究对肝病的新药以及生物人工肝和细胞疗法的研发具有极其重要的科学意义和应用价值。

项目摘要

近年基于干细胞的肝类器官研究已成为多学科交叉领域的前沿性研究热点,其中肝类器官的血管化不足及其结构随机性一直是肝类器官应用转化的技术瓶颈。本项目系统研究了人上皮-钙黏素胞外域与人IgG-Fc结构域融合蛋白(hE-Cad-Fc)和人内皮-钙黏素胞外域与人IgG-Fc结构域融合蛋白(hVE-Cad-Fc)基质材料对人脐带间充质干细胞(hMSCs)分泌及分化特性的影响。结果显示,hE-Cad-Fc/hVE-Cad-Fc基质可以分别激活EGFR/VEGFR及其磷酸化,显著促进YAP蛋白在细胞质中的滞留,抑制Wnt/β-catenin信号通路,促进hMSCs向肝实质、胆管上皮及内皮细胞的分化效率。进一步研制了钙黏素融合蛋白修饰的缓释生长因子的PLGA/Chitosan-heparin复合材料微球系统(Cad/GF-MPs),优化了其批量制备的微流控系统参数;成功构建了钙黏素功能化生物活性材料微球介导的人脐带间充质干细胞聚集体。微球本体缓释HGF和FGF-2、表面联合固定VEGF-Fc和hE/VE-Cad-Fc的Cad/GF-MP微球,在hMSCs聚集体中实现了细胞黏附因子钙黏素与细胞生长因子的时空仿生递送,在体外仿生肝脏发生发育过程,成功调控hMSCs的黏附、分泌及分化特性,在聚集体内形成了有着均匀血管和胆小管网络的肝类器官;其不仅具有分泌和贮存功能,而且高表达与物质代谢密切相关的极性膜蛋白和代谢酶,显著提高了hMSCs源材料/细胞聚集体型肝类器官对经典肝毒性模型药物(异烟肼、乙酰氨基酚)的剂量敏感性。同时,将构建的类器官植入肝衰Fah-/-Rag2-/-IL-2Rγc-/-SCID(FRGS)小鼠体内显示,其显著提高了hMSCs人源白蛋白的表达并促进肝脏再生。该研究初步揭示了钙黏素融合蛋白基质仿生细胞与细胞间相互作用,综合调控细胞与细胞外基质及细胞与细胞生长因子间的相互作用,仿生构建细胞外微环境,提高hMSCs的增殖与分化能力,促进组织工程血管化及肝类器官的构建,不仅为药物肝毒性评价提供了一种可用的体外模型,对再生医学相关生物材料结构设计与功能调控研究提供理论与实践指导。

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

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
3

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

基于多模态信息特征融合的犯罪预测算法研究

DOI:
发表时间:2018
4

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
5

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022

杨军的其他基金

批准号:51778140
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21805179
批准年份:2018
资助金额:25.60
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21376247
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:21173226
批准年份:2011
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:81301574
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:50474060
批准年份:2004
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61462059
批准年份:2014
资助金额:47.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91851104
批准年份:2018
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
批准号:30371330
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:51774043
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11305068
批准年份:2013
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21573240
批准年份:2015
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:81373169
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:60272093
批准年份:2002
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:30600631
批准年份:2006
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172827
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:11771167
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:30772396
批准年份:2007
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:10474115
批准年份:2004
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:61261001
批准年份:2012
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81402847
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:51373006
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:31672312
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:91017006
批准年份:2010
资助金额:60.00
项目类别:重大研究计划
批准号:30872140
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81802219
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20004008
批准年份:2000
资助金额:16.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71672006
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:81170919
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11371254
批准年份:2013
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:28960005
批准年份:1989
资助金额:2.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50675063
批准年份:2006
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:20873085
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:31070855
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:20373042
批准年份:2003
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:81171833
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:50707021
批准年份:2007
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30300305
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371691
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31471883
批准年份:2014
资助金额:87.00
项目类别:面上项目
批准号:50801064
批准年份:2008
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674265
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:60676011
批准年份:2006
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:51304210
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30100206
批准年份:2001
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30771826
批准年份:2007
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:31902322
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81760511
批准年份:2017
资助金额:33.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30300277
批准年份:2003
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41271478
批准年份:2012
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:20802088
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872051
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:61671469
批准年份:2016
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:50908123
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51675510
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31571005
批准年份:2015
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:81873698
批准年份:2018
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:81571636
批准年份:2015
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30770569
批准年份:2007
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:81873624
批准年份:2018
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:41771510
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:31370471
批准年份:2013
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:31570458
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81373036
批准年份:2013
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51277135
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51775526
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61862039
批准年份:2018
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51074028
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:41606060
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:31172114
批准年份:2011
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:30471956
批准年份:2004
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:31171587
批准年份:2011
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11001005
批准年份:2010
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605375
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:30670567
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:30971386
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:30973241
批准年份:2009
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:10901108
批准年份:2009
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901135
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51078089
批准年份:2010
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
批准号:61474022
批准年份:2014
资助金额:92.00
项目类别:面上项目
批准号:81270181
批准年份:2012
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:41675071
批准年份:2016
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:60807032
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81172692
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:61227013
批准年份:2012
资助金额:290.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81072895
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:41675135
批准年份:2016
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:30500120
批准年份:2005
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21273146
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:81871576
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81071278
批准年份:2010
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:51374038
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51275507
批准年份:2012
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:19804014
批准年份:1998
资助金额:12.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81870230
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81871450
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31370965
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81470689
批准年份:2014
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
批准号:81703155
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:40375003
批准年份:2003
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:21773154
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

人发角蛋白组织工程化神经的构建

批准号:30300191
批准年份:2003
负责人:王启伟
学科分类:C1105
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

肝脏类器官的自律性形成和具有人源化免疫系统的人肝嵌合大鼠的构建

批准号:81770621
批准年份:2017
负责人:郑允文
学科分类:H0310
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
3

凝胶力学及生物活性优化与图案化类肝小叶构建

批准号:51603030
批准年份:2016
负责人:郭珍臻
学科分类:E0308
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

组织特异性细胞外基质构建三维涎腺类器官及其作用机制的研究

批准号:81760201
批准年份:2017
负责人:黄桂林
学科分类:H1505
资助金额:33.00
项目类别:地区科学基金项目