中胚层干细胞自我更新分化的机制与功能研究

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1、项目名称：中胚层干细胞自我更新分化的机制与功能研究首席科学家：冯新华浙江大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部浙江省科技厅一、关键科学问题及研究内容本项目通过建立合适的组织特异性、基因特异性的技术体系及可视化的动物模型平台，对中胚层体内干细胞的自我更新和分化进行研究，深入了解中胚层组织生理调控的信号通路与疾病发生的机制，找到合适的干预靶点，获得有力的调控手段，最终开拓新的治疗方式。1、建立体内中胚层干细胞示踪技术体系：建立组织特异性荧光报告系统果蝇、斑马鱼及小鼠模型，用于体内动态监测中胚层干细胞的自我更新和分化；建立中胚层来

2、源组织疾病模型，为以下研究内容的开展奠定基础。2、揭示信号通路对中胚层干细胞体内自我更新和分化的生理调控机制：以体内中胚层干细胞示踪技术体系、基因敲除手段和体外干细胞培养模型相结合，研究重要信号通路（TGF-β、PI3K-mTOR、Wnt等）和关键基因对中胚层干细胞自我更新和分化的调控机制。3、阐明中胚层干细胞在病理条件下的作用和机制：研究重要信号通路（TGF-β、PI3K-mTOR、Wnt等）、关键基因以及炎症因子所导致的中胚层干细胞自我更新和分化异常，及其相关的中胚层来源组织重大疾病（白血病、心肌/肾脏纤维化、不育症、骨关节炎）的发生发展

3、。4、探索中胚层组织干细胞自我更新和分化的诱导调控手段及疾病治疗方法：利用果蝇和斑马鱼的中胚层干细胞的示踪模型和体外干细胞培养模型，筛选针对重要信号通路（TGF-β、PI3K-mTOR、Wnt等）的小分子化合物，尝试体内外诱导调控中胚层组织干细胞的自我更新和分化，并进一步优化中胚层干细胞的移植技术体系，为探索以治疗中胚层组织来源疾病治疗新方法奠定基础。二、预期目标以满足国家战略需求和改善人民生活质量为目标，着眼发育生物学和再生医学研究前沿，围绕中胚层组织干细胞体内自我更新和分化的机制和功能，建立体内中胚层干细胞示踪技术体系、揭示信号通路对中胚

4、层干细胞体内自我更新和分化的生理调控机制，阐明中胚层干细胞在病理条件下的作用和机制，探索中胚层组织干细胞自我更新和分化的诱导调控手段及疾病治疗方法。通过本课题的实施，在中胚层组织干细胞领域取得理论创新和突破，获得一批拥有自主知识产权的成果。同时，以本项目的实施为契机，进一步加快我国干细胞研究与再生医学、免疫和遗传等领域的衔接和交叉，形成高水平的学术研究人才梯队。1、建立中胚层干细胞体内示踪模型以及中胚层来源组织疾病模型，动态观察生理和病理情况下体内中胚层干细胞自我更新和分化的过程。2、明确重要信号通路（TGF-β、PI3K-mTOR、Wnt等

5、）和关键基因调控中胚层干细胞自我更新和分化的作用；绘制以几大通路为中心的中胚层组织干细胞自我更新和分化的调控网络，进而为建立活体中组织干细胞自我更新和分化的干预体系提供理论基础。3、在中胚层来源组织重大疾病（白血病、心肌/肾脏纤维化、不育症、骨关节炎）模型中，阐明重要信号通路（TGF-β、PI3K-mTOR、Wnt等）、关键基因以及炎症因子在中胚层干细胞自我更新和分化异常中的作用。4、获得针对重要信号通路（TGF-β、PI3K-mTOR、Wnt等）的小分子化合物，建立体内外诱导调控中胚层组织干细胞的自我更新和分化的手段，完善中胚层干细胞的移植

6、技术体系，尝试性干预中胚层来源组织疾病。5、取得具有国际影响的成果，发表SCI论文30-50篇（影响因子大于10的5-10篇）；申请发明专利5-10项。6、人才培养：培养博士后10-20人，博士40-60人，硕士20-40人；争取1-2人获得全国百篇优秀博士论文；培养一批从事干细胞研究的高水平人才。三、研究方案人体中有许多重要器官均由中胚层形成，包括心脏、血液、肾脏、肌肉骨骼和生殖系统。随着我国人口老龄化和社会生活节奏的加快，各种中胚层疾病，如心血管疾病、白血病、骨关节疾病、不孕不育，越加频繁发生，严重影响了人们的生活质量。并且中胚层系统疾病

7、发病率高，后遗症多，难以治愈，损失了大量劳动力，给国家增加了极大负担。因此，中胚层疾病的治疗迫切需要从新的角度探索，从而为寻找新的治疗策略提供基础。而干细胞研究的兴起为中胚层系统疾病的治疗带来了新的希望。大量研究表明干细胞治疗可促使身体自主再生已损伤组织，利用干细胞与组织工程技术相结合所得到的生物工程组织或器官能够直接移植到损伤部位，实现再生，从而有可能提供新的疾病治疗方案和手段。因此，建立体内干细胞自我更新和分化的研究体系，阐明中胚层特定组织干细胞在生理病理中的作用及其机制，建立有效干预手段，对于应用干细胞防治中胚层疾病（如心血管疾病、白血

8、病、骨关节炎等）具有十分重要的意义。已有的项目总体思路为：建立体内干细胞自我更新和分化的研究体系，阐明中胚层特定组织干细胞在生理病理中的作用及其机制，获得有效干预手