TDSCs的胞外基質微環境對BMSCs腱向分化的作用及機制研究

《TDSCs的胞外基質微環境對BMSCs腱向分化的作用及機制研究》是依託四川大學，由秦廷武擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：TDSCs的胞外基質微環境對BMSCs腱向分化的作用及機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：秦廷武
• 依託單位：四川大學

項目摘要

利用傳統的組織工程方法構建組織工程化肌腱因其技術瓶頸難以用於損傷肌腱的修復與再生。研究組織誘導性生物材料為組織工程肌腱的發展開闢了嶄新的思路。在前期研究中，我們成功地研製了脫細胞肌腱片狀材料，為進一步研究肌腱組織誘導性生物支架提供了良好模板。本項目擬通過TDSCs與該片狀材料模板複合培養，至TDSCs形成細胞層後進行脫細胞處理，體外重建三維組織特異性幹細胞微環境，構建具有誘導BMSCs腱向分化的新型生物支架。從基因和蛋白表達水平確定BMSCs在TDSCs的胞外基質微環境中的命運並通過RNA干擾技術探究TDSCs的胞外基質組分Bgn和Fmod在誘導BMSCs腱向分化過程中的作用機制。進一步通過Balb/c小鼠皮下植入實驗證實該支架誘導體內募集的內源性BMSCs腱向分化的能力。本項目將突破傳統的組織工程肌腱發展的技術瓶頸限制，為研發可誘導肌腱組織再生的生物材料提供強有力的實驗依據。

結題摘要

利用傳統的組織工程方法構建組織工程化肌腱因其技術“瓶頸”難以用於損傷肌腱的修復與再生。研究組織誘導性生物材料為組織工程肌腱的發展開闢了嶄新的思路。在前期研究中，我們成功地研製了脫細胞肌腱片狀材料（DTSs）。本項目證實了DTSs支架具有天然肌腱固有的胞外基質(ECM)拓撲結構、保存良好的ECM生化組分以及接近於天然肌腱的硬度特性，可誘導肌腱幹細胞（TDSCs）和骨髓間充質幹細胞（BMSCs）取向排列、增殖及腱向分化， 發現在體外對BMSC-DTS複合物施加周期性力學刺激，可促進BMSCs腱向分化、有利於細胞滲透到支架內部並形成緻密的細胞層，並保留了複合物的力學性能。在此基礎上，進一步以DTSs支架為模板，利用肌腱組織特異性幹細胞-TDSCs的ECM修飾DTSs支架構建微環境最佳化的ECM-DTSs新型生物支架，並對其微環境信號和體外誘導性進行表征，發現TDSCs的ECM修飾在不改變支架硬度特性的同時，基質組分中可調控幹細胞生物功能的生長因子(TGF-β/IGF-1/VEGF)及決定腱向分化的重要蛋白聚糖(Bgn和Fmod)等均有顯著提高，賦予新型生物支架具有更高的促進BMSCs增殖、遷移及腱向分化的能力。通過外源性添加的方式研究TDSCs 的 ECM關鍵組分 Bgn 和 Fmod對TDSCs增殖及腱向分化作用，發現低濃度的Bgn和Fmod均可促進TDSCs成腱基因的表達，同時可抑制成軟骨和成骨相關基因的表達水平，而且發現Bgn可通過BMP-7/SMAD1/5/8信號通路促進TDSCs腱向分化。進一步將DTSs支架植入兔體內修復兔肩袖肌腱全厚撕裂缺損，發現 DTSs 支架在提高修復肌腱的生物力學性能的同時，可為宿主細胞的遷移和增殖提供合適的誘導性微環境，增強了宿主組織與支架材料的整合。該項目對於構建微環境信號最佳化的新型生物支架、進一步研究誘導肌腱組織再生的生物材料具有重要的意義。