《頜骨組織“仿生理性”再生的調控及其機制研究》是依託上海交通大學，由張志願擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：頜骨組織“仿生理性”再生的調控及其機制研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：張志願
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大塊頜骨缺損的修復是口腔醫學亟待解決的難題，目前尚無理想的治療方法。課題組在前期頜骨再生工作基礎上，依據頜骨特異性膜內骨化發育和生理性修復模式，提出了“仿生理性頜骨再生”構想，擬聚焦“膜內成骨再生”和“快速血管化”兩個關鍵科學問題，制定由Nell-1誘導頜骨來源成骨細胞參與膜性成骨調控，以及材料結構設計與模擬低氧微環境協同加速血管化的綜合治療策略。藉助Nell-1條件性基因敲除等手段，明確Nell-1在頜骨發育和修復中的作用；運用結構生物學手段，探討Nell-1向細胞傳遞成骨信號的分子機制並通過最佳化調控靶點胺基酸提高成骨誘導性能。深入探討材料管道設計和離子協同促進血管化的分子調控機制；並使用3D列印技術綜合實現多孔/管道結構摻鈷/銅-矽基-介孔支架的精確製備，以同時滿足快速血管化、Nell-1控釋和細胞負載等要求，並最終在大動物體內綜合評估再生效果。期待為臨床大塊頜骨修復提供新的治療方案。
結題摘要
由炎症、創傷等因素造成的大塊頜面部骨缺損將嚴重影響病人的生活質量，其修復與功能性再生是亟待解決的臨床難題，而目前尚無有效的治療手段。依據頜骨特異性膜內骨發育和生理性修復模式，本課題提出“仿生理性頜骨再生”策略，聚焦“膜內成骨再生調控”和“大塊頜骨整體快速血管化”兩個關鍵科學問題展開探索。在膜內成骨再生調控方面，研究優選了頜骨來源成骨細胞作為頜面骨再生的種子細胞，並成功分離培養了頜面多種組織來源的細胞，比較了其成骨能力差異，拓寬了種子細胞的來源；生長因子方面，研究分析了Nell-1蛋白的空間結構，明確其調控成骨的功能片段，並製備了重組Nell-1蛋白，證實其可激活ERK信號通路促進細胞骨向分化；成功構建Nell-1過表達/敲除小鼠，為進一步闡明Nell-1的具體作用機制打下基礎。提出全新的“生長因子複合細胞膜片”概念，首創細胞/因子複合微組織的磁場精確構建技術，模擬膜內成骨微環境，快速、精確構建生長因子複合細胞膜片，用於仿生性骨修復再生。在整體快速血管化的實現及調控機制的研究方面，創新性地提出多孔/管道結構配合內皮細胞預植協同促進支架“整體快速血管化”的設計方案；探索了離子成分促血管化骨再生的作用及機制，證實銅、鍶離子可分別通過激活Erk1/2信號通路和Akt信號通路來促進血管化骨再生。基於此，研究結合3D列印的技術優勢製備了中空管狀和仿蓮藕多管道含生物活性離子成分的陶瓷支架，管道結構可以誘導血管組織快速長入，同時加速離子成分釋放，進而促進幹細胞成骨向分化並誘導血管新生，實現了管道結構和離子成分協同加速血管化骨再生的設計；研究進一步製備了具有骨皮質、骨松質仿生結構的個性化陶瓷材料進行犬截斷性下頜骨骨組織缺損的修復，結果發現仿生個性化生物陶瓷材料能夠較好修復下頜骨缺損。項目綜合套用種子細胞優選、多孔/管道複合結構協同離子成分改性、蛋白活性因子負載等手段，在數位化醫學的輔助下實現仿生理性頜骨再生，期待為臨床大塊頜骨修復提供新的治療方案。
