新型海洋多糖原位水凝胶联合角膜缘干细胞修复眼表损伤的作用及分子机制研究

Corneal injury, especially alkali burn, which is prone to corneal ulcer, perforation, leading to scar formation, is a clinical problem to be solved urgently. This study proposes the introduction of aldehyde modified sodium alginate, immediately cross-linking with carboxymethyl chitosan with free amino groups to form hydrogel (ACH) in situ in the patients’ wound. ACH can be used as a limbal stem cells (LSCs) transplant carrier to repair corneal injury. Our previous results showed that this method could quickly reconstruct damaged corneal epithelium, decrease the level of transforming growth factor β1 (TGF-β1), which can effectively prevent scarring. The differentially expressed lncRNA LOC108177642 identified from high-throughput sequencing is predicted to be the upstream regulatory factor of TGF-β1 by interact with miR-425. In this study, we hypothesized that the transplanted LSCs participate in the cornea dynamic repair and ACH-LSCs suppress the TGF-β pathway by lncRNA LOC108177642/miR-425/TGF-β/Smad regulating axis to prevent scar formation after injury. To elucidate this hypothesis, this study attempts to use the fluorescent tracer technique to observe LSCs involved in the dynamic repair processes and the co-culture system to investigate the effect of ACH and stromal cells on LSCs proliferation. In addition，lncRNA LOC108177642 mediated as miR-425 molecular sponge to regulate TGF-β pathways will be studied to explore the mechanism of the ACH-LSCs in preventing corneal scarring. This project will provide new effective treatments and objective theoretical basis for corneal injury repair.

角膜损伤特别是碱烧伤易发生溃疡、穿孔，导致角膜瘢痕化形成，是临床亟待解决的难题。前期研究结果我们发现，以海洋多糖原位水凝胶（ACH）为细胞载体，联合角膜缘干细胞（LSCs）移植能快速重建损伤角膜上皮层，降低转化生长因子TGF-β1水平，有效防止瘢痕化；通过测序发现lncRNA LOC108177642可能通过miR-425对TGF-β1进行调控。据此，本研究拟从动物、细胞及分子水平，通过LSCs荧光示踪及ACH、LSCs与基质细胞共培养模拟体内修复微环境，探讨ACH与基质细胞促进LSCs分化增殖并参与修复的机制；通过研究LOC108177642作为miR-425的分子海绵介导TGF-β信号通路的调控，来探讨ACH-LSCs防止角膜瘢痕化的分子机制。本课题通过阐释ACH-LSCs促进角膜损伤修复的作用及机制，为角膜损伤修复提供新的有效治疗方法和客观的理论依据。

角膜损伤特别是碱烧伤后易发生溃疡、穿孔，导致角膜瘢痕化形成，是临床亟待解决的难题。本研究通过制备原位水凝胶ACH、体外培养原代角膜缘干细胞LSCs、构建角膜中重度碱烧伤动物模型，筛选调控ACH-LSCs进行角膜损伤修复的关键基因及非编码RNA，从分子、细胞及动物水平实现了以下研究目标：.（1）明确了ACH载体移植的LSCs对角膜损伤修复的作用，深度探讨了LSCs参与损伤修复的动态过程及机制；（2）从细胞及动物水平阐明了TGF-β在ACH-LSCs对角膜损伤修复防止瘢痕化中的作用；（3）筛选出ACH-LSCs对角膜损伤修复中的发挥重要作用的lncRNA，阐明其调控miR-425及其下游靶标TGF-β1表达的具体分子机制；（4）揭示lncRNA/miRNA/TGF-β1调控轴在ACH-LSCs修复角膜损伤中的调控机制，为角膜损伤治疗提供理论基础和实践依据。（5）无菌条件下建立4D打印个性化精准定制平台，完成载体的稳定性、有效性、降解性等性能指标评价；（6）组织提取角膜缘干细胞LSCs、脂肪间充质干细胞ADSCs，利用流式细胞实验及标志物检测技术鉴定干细胞，体内外实验评估载体转载干细胞对角膜碱烧伤等的修复效果。（7）发表SCI收录论文13篇，国内核心期刊1篇，申请国内外发明专利9项，团队成员参加国内学术会议17次，获得奖励6项，引进人才3名，培养访问学者2名。两项专利已在公司转化，1项正在进行团体标准制定，完成课题总结报告。（8）培养研究生8名，已毕业6名。项目负责人以第一指导教师指导学生参加第七届中国国际“互联网+”大赛，参赛项目“肤源奇-一种4D打印干细胞载体的引领者”获得高教主赛道-研究生创意组国赛银奖、省赛金奖（且以第一名胜出）；项目负责人以第一指导教师指导学生参加青岛市“市长杯“创客大赛，获得总决赛冠军；随后从40000多项目中脱颖而出，进入国赛前50强，最终荣获国赛三等奖。以第一指导教师指导学生参加全国医学检验专业硕士生论文大赛，获得全国特等奖、一等奖、二等奖等佳绩；本人也连续多年被评为省级及校级优秀硕士生导师、山东省创新创业名师。