三维PGA支架中血管平滑肌细胞的转录组分析及弹性蛋白表达调控研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alanyu97
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背景:体外组织工程血管(tissue engineered blood vessels,TEBV)构建技术是目前血管移植物最有前景的方法之一,已有实验室应用这一技术制备出具有一定力学性能的血管移植物,但是移植物中缺乏弹性蛋白一直是未解决的难题。近年来,转录组学测序手段已应用于探究生物材料对细胞的影响机制,但在TEBV研究中,聚乙醇酸(polyglycolic acid,PGA)支架材料对血管平滑肌细胞的影响作用还未进行深入探索。目的:通过转录组学探索PGA支架材料上生长的血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cells,VSMC)的基因表达变化,进一步了解支架材料对细胞的影响,从而通过干预解决TEBV中弹性蛋白分泌减少的难题。方法:本文为探索三维PGA支架材料中血管平滑肌细胞生物行为学的改变并进行弹性蛋白调控研究,主要进行以下三个方面的研究:(1)建立三维PGA无纺布材料的血管平滑肌细胞三维培养模型,并对模型中的初始细胞接种密度和弹性蛋白的分泌进行了初步探索。(2)采用转录组测序技术,分析生长在三维PGA支架环境下的血管平滑肌细胞与二维中生长的血管平滑肌细胞的差异表达基因。(3)通过生物信息学分析和文献查阅,发现与弹性蛋白分泌相关的关联信号通路变化,使用RT-q PCR及Western blot进行进一步验证,并采用适当干预手段进行调控研究。结果:成功建立了三维PGA细胞培养模型,发现细胞接种浓度应为1×10~6个/m L到1×10~7个/m L区间时,在三维PGA支架中细胞黏附和细胞增殖是最佳的。此外,与二维培养对比,三维PGA中培养血管平滑肌细胞弹性蛋白分泌减少。随后,利用转录组测序分析了二维培养和三维培养的细胞,共得到1961个差异基因。通过层次聚类,GO和KEGG分析,表明差异基因主要与氨基酸转移、细胞增殖、细胞迁移、免疫反应、细胞外基质产生和生长发育方面相关。最后,通过验证发现三维PGA培养中的血管平滑肌细胞弹性蛋白表达与ERK1/2通路被激活有关。同时,使用U0126抑制ERK 1/2的磷酸化水平,可以增加三维培养中弹性蛋白的表达。结论:本研究采用转录组测序技术探究在二维和三维PGA环境生长的血管平滑肌细胞的差异表达基因,进一步发现三维PGA培养中,弹性蛋白和ERK1/2 MAPK通路存在关联,抑制ERK1/2磷酸化提高了三维PGA培养中弹性蛋白的表达。通过探索PGA支架材料对血管平滑肌细胞的影响,为解决TEBV中弹性蛋白表达减少做出尝试。
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