文档介绍：项目名称:
组织干细胞识别、谱系重编程和示踪研究
首席科学家:
朱剑虹复旦大学
起止年限:
2010年1月-2014年8月
依托部门:
教育部上海市科委
一、研究内容
按照重大科学研究计划评审专家对本项目的反馈意见与建议“建议项目集中在示踪技术的灵敏性和技术的扩展应用上,同时关注示踪的特异性lineage marker和功能鉴定标准”,我们将项目的研究内容进行了适当的调整,加大了第四课题的研究力度,扩展示踪技术的应用研究,在肝脏以及心脏组织干细胞中开展标记移植示踪的研究,同时缩减了第二课题中与本项目关联不大的部分研究内容(胚胎干细胞与ips细胞这部分内容),将内容集中在示踪技术的灵敏性和技术的扩展应用上,并关注示踪的特异性谱系标志物和功能鉴定。
围绕本申请项目拟解决的关键科学问题:1)如何识别不同组织干细胞分化启动关键因子,实现细胞分化命运的操控和谱系重编程;2)如何示踪干细胞在不同组织器官移植后的去向和功能,追踪干细胞在体内的命运转化,整个项目将围绕识别和示踪这两个核心问题,从分子、细胞和整体三个层面进行深入系统的整合性研究。主要研究内容如下:
,对分裂细胞、各种信号通路、细胞表面分子进行遗传标记,并建立细胞谱系标记技术,跟踪组织干细胞分化过程,阐明组织干细胞的分化网络。分离特定阶段标记细胞进行基因和蛋白质的分析,筛选分化启动的关键因子、鉴定特定组织干细胞的分子指纹图谱、寻找组织干细胞发育分化特定阶段的谱系标志物。
2. 研究细胞外基质成分对肝干细胞分化的调控作用,建立部分肝脏切除动物模型、肝细胞凋亡模型以及嵌合肝小鼠模型,分析由肝脏干细胞介导的肝再生的机制;尝试探索通过表观遗传学调控直接进行肝脏细胞谱系重编程为胰腺β细胞的方法。
3. 针对发育中各种组织干细胞的全基因组表达分析、DNA甲基化及组蛋白乙酰化等分析,揭示不同类型先驱细胞专一性表达的转录因子群体,鉴定到数个在决定分化和转变细胞谱系中起关键作用的主调控基因,阐明其中的表观遗传调控机制。
4. 基于干细胞用于临床治疗应用的安全性及有效性,研究四个问题:1. 移植后的干细胞在哪里?2. 移植的干细胞是否能在体内存活?3. 移植的干细胞是否能和宿主整合发挥生理功能?4. 局部注射和静脉系统给予等不同的移植途径对干细胞组织功能重建有什么影响?
具体内容包括:探索干细胞体外标记的新方法,研究不同移植途径对干细胞标记示踪的影响,核磁共振影像学结合波谱技术检测脑神经干细胞的研究,活体示踪移植干细胞功能;伦理法规政策允许下,选择符合研究标准的患者入选本研究进行功能恢复评价和安全性评价;开展推广用于其它组织干细胞的示踪研究,初步探索其它组织干细胞的示踪技术体系。
上述主要研究内容仅仅围绕关键科学问题,重点集中在组织干细胞发育分化的关键因子识别、细胞谱系示踪的特异性标志物、以及示踪技术的灵敏性、无创性和技术的扩展应用上。
二、预期目标
总体目标:
针对国家健康领域对干细胞治疗的重大需求,以组织干细胞识别和示踪两个核心问题为切入点,从分子、细胞和整体三个层面进行整合性研究,鉴定出特定组织干细胞分化启动关键因子以及细胞谱系特异标志物;通过核磁共振影像和波谱开创新颖的干细胞标记和功能示踪技术,建立促进再生修复、功能重建的移植技术和无创性示踪干细胞迁徙和功能的分子影像平台,获得一批有自主知识产权的重要成果,为干细胞移植及再生医学的应用奠定基础,使我国的干细胞治疗应用研究整体达到,成为国际上该领域的领军研究力量之一。
五年预期目标
1. 基础研究
建立示踪干细胞发育分化的模式动物平台,建立不同胚层中具代表性的组织干细胞向前体细胞和功能细胞诱导分化模型,结合生物芯片、基因诱捕技术、生物信息学等相关技术手段,鉴定3~5个组织干细胞分子指纹图谱、阐明3~5个组织干细胞的分化调控网络、筛选出3~5个组织干细胞分化调控的关键因子、获得3~5个组织干细胞在每个特定分化阶段的细胞谱系特异标志物。
2. 应用基础研究
通过核磁共振影像和波谱开创新颖的干细胞标记和功能示踪技术,建立促进再生修复、功能重建和无创性示踪干细胞迁徙和功能的分子影像平台,获得干细胞标记和功能示踪技术灵敏性、功能恢复评价和安全性评价三方面的具体技术参数。
3. 发表文章、申请专利和人才培养
在学术刊物上发表50~100篇研究论文,获得一批有自主知识产权的重要成果,申请专利6~10项。
培养博士后6~12人,博士研究生20~40人。
培养5~10名从事临床和基础研究相结合的优秀人才。
三、研究方案
总体研究思路:
本项目围绕国家重大需求的关键科学问题,从不同胚层中选取具代表性的组织干细胞为研究对象,从分子、细胞和整体三个层面开