軟骨細胞微環境變化對軟骨損傷修復影響的研究

《軟骨細胞微環境變化對軟骨損傷修復影響的研究》是依託北京大學，由敖英芳擔任負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：軟骨細胞微環境變化對軟骨損傷修復影響的研究
• 項目負責人：敖英芳
• 依託單位：北京大學
• 項目類別：重點項目

項目摘要

關節軟骨損傷是難治性損傷，總體發生率在61%以上，常引起關節腫痛等症狀，可繼發骨關節炎，對普通人群的工作、生活以及運動員運動生涯造成損害，甚至致殘。目前尚無理想治療方法。現有修複方法主要存在兩方面問題：一方面缺損區域缺乏有生物活性的成分（細胞，支架）填充。另一方面，這些修復組織缺乏有效的誘導難以分化為軟骨細胞或軟骨組織。簡言之，沒有提供給一個與軟骨組織相似或相近的特異性微環境。本課題以軟骨損傷後的微環境變化為切入點，結合前期結果，一方面研究軟骨損傷後損傷區域骨髓間充質幹細胞與軟骨細胞的相互作用。另一方面研究在軟骨損傷修復過程中，是否有相關miRNA和lncRNA參與軟骨損傷的過程以及是否參與調控骨髓間充質幹細胞分化為軟骨細胞，進一步研究其功能。通過這些研究為微環境對軟骨細胞的影響提供理論依據，同時篩選軟骨損傷修復過程中的關鍵分子，為進一步用於軟骨損傷修復的預防及治療提供理論及實踐依據。

結題摘要

關節軟骨損傷是難治性損傷，總體發生率在61%以上，常引起關節腫痛等症狀，可繼發骨關節炎，對普通人群的工作、生活以及運動員運動生涯造成損害。目前尚無理想治療方法。現有修複方法仍存在一定缺陷，簡言之，沒有提供給一個與軟骨組織相似或相近的特異性微環境。 本課題以軟骨損傷後的微環境變化為切入點，分別對細胞學微環境、力學微環境、生物學微環境和組織結構學微環境進行研究。細胞學微環境方面，建立了BMSC標準化分離培養方法及共培養體系，構建輕度軟骨損傷新型模型，並通過還原氯金酸合成納米金顆粒建立了診斷軟骨損傷新方法。力學微環境方面研究了力學環境改變對軟骨細胞表型、細胞外基質以及軟骨組織中circRNA表達譜的影響，進而探討機械應力相關circRNA在軟骨中的功能及機制，明確其參與了軟骨細胞外基質降解過程。生物學微環境中探究了OA軟骨與正常軟骨間circRNA表達譜差異，並明確了circRNA-CER可通過作為miR-136的“吸附海綿”來調控MMP13的表達。重點研究了circRNA 和microRNA-101促進軟骨退變進程的機制，明確了microRNA-101參與骨髓間充質幹細胞成軟骨分化過程，同時探究了軟骨損傷微環境中lncMSR-miR152-TMSB4功能軸調控軟骨細胞外基質合成機制。採用高通量方法篩選出有效改善軟骨損傷的化合物BNTA，並證實SOD3為其作用靶點。組織結構學微環境研究中，對前期製備的E7-CS-DBM複合支架組織結構進行最佳化，使其具有更好的可塑性。採用同軸靜電紡絲技術製備具有TGF-β1緩釋作用的納米級纖維支架，共價結合BMSC親和多肽E7，證明其可有效促進BMSC向軟骨細胞分化。構建了結構與功能雙重最佳化的蠶絲蛋白-明膠複合支架，在關節軟骨修複方面表現出優異性能。還製備了可緩釋TGF-β1和IGF-1的多孔聚磷腈微球，可長時間保持生物因子濃度和活性，並有合適的降解速率與良好的生物相容性。 本研究證實細胞學微環境、生物學微環境、組織結構學微環境共同組成軟骨損傷修復局部微環境，三者缺一不可。因此，從細胞、生物因子及組織結構水平多維度、多層次構建與軟骨組織功能與結構相似的整體微環境，可有效促進軟骨組織修復再生。