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Niche在干细胞心肌分化与心脏异常发育中的表观遗传学调控机制
技术简介: ① 课题来源与背景 先天性心脏病的发病机制与环境和遗传息息相关,但目前关于心脏发育的表观遗传学研究甚少。本项目探讨先心脏病致病微环境(risk niche)对干细胞向心肌分化和胚胎心脏发 育的调控机制,包括DNA甲基化、组蛋白修饰,microRNA, Exosomes等表观遗传学作用对 心肌分化和发育的关键基因的调控;以揭示先心病的表观遗传学调控规律,初步阐明疾 病发生发展的分子调控网络,为先心病的预警、诊断和潜在的分子治疗提供新思路和新靶标。 ② 研究目的与意义 本课题以心脏病致病微环境(risk niche)为主要研究对象,以染色质重塑因子Baf60c为切入点, 探讨先心病致病小生境(niche)对干细胞向心肌细胞分化的调控机制,包括DNA甲基化、组蛋白修饰对心脏发育相关基因调控的影响,以期揭示先心病的表观遗传学信息变化 规律,初步阐明疾病发生发展的分子调控网络,为先心病的分子预警、分子诊断和潜在 的分子治疗提供新思路和新靶标。 ③ 主要论点与论据 课题组研发了高效蛋白转导技术,能成功将纳米转导试剂修饰后的GATA4、Hand2、Mef2C、Tbx5(GHMT)转导至人皮肤成纤维细胞,并最终高效得到心脏祖细胞(piCPCs)。在这项技术建立的基础上,继续从GATA4、MEF2C、Nkx2.5、Tbx5、Mesp1、Hand2、Baf60c、UTX、AF9等九种心脏发育相关重组蛋白中筛选出适合不同来源间充质干细胞,如人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)和人骨髓间充质干细胞(hBM-MSCs),转分化成piCPCs的蛋白组合。结果,两种来源间充质干细胞对蛋白组合有不同的嗜性,GATA4、MEF2C、Mesp1、Tbx5(GMMT)等适合于hUC-MSCs,而GATA4、Nkx2.5、AF9、Tbx5(GNTA)等能高效诱导hBM-MSCs表达Isl1、Nkx2.5、Tbx5等piCPCs的标志蛋白,Isl1+/ Tbx5+细胞数达到50%-85%。这些蛋白诱导的心脏祖细胞亚型能够向心血管细胞三个谱系分化:心肌细胞(MHC+/cTnI+)、内皮细胞(CD31+)、血管平滑肌细胞(SMMHC+)。多种种子细胞来源piCPC细胞的构建对于先心病研究的体外细胞模型的建立、探索干细胞向心肌分化过程中异常发育机制、新药筛选、细胞移植治疗等运用具有重大意义。 ④ 创见与创新1)发现神经应激微环境改变能促进心肌细胞表型转化与组织重构。首次阐明了交感神经慢性应激与β受体-βARK1/β-arrestin-CREB信号通路异常的调节关系,发现循环淋巴细胞存在肾上腺素能β1、β2 和 β3 三种受体亚型,在不同程度心衰时,它们与心肌细胞变化规律一致,可作为心衰的预警标志物。2)发现炎性应激微环境与血管紧张素 II 受体系统的交互作用是诱发心脏细胞表型转化及组织重构的重要途径。首次发现慢性炎症与 AngⅡ交互作用于非经典 Smad3 信号通路导致纤维化、ACE/ACE2 比例失调促进心肌重构、 Apelin-APJ 信号通路发挥心血管保护作用等;首次发现糜酶(AngⅡ生成旁路)介导心肌纤维化是心肌重构的新途径,为心衰的防治提供了新思路。3)发现氧化应激微环境是心脏损伤修复的重要调控因素。在氧化应激处理的干细胞中,热休克因子1(HSF1)结合到miR-34a启动子上,使miR-34a启动子区域介导染色质开放的重要修饰——H3K4me3减少,而由EZH2催化生成的染色质关闭的重要修饰——H3K27me3增加,最终造成RNA转录酶 Pol-II在miR-34a启动子的结合减少,miR-34a转录下调,由此证实了miR-34a正是靶向抑制HSP70表达的microRNA。因此,表观遗传学调控可以减少心肌细胞凋亡,改善心功能。4) 开展了尼古丁抑制心肌分化和胚胎心脏早期发育及其表观遗传学调控机制研究。从体内、体外揭示持续的尼古丁干预能抑制小鼠胚胎心脏的发育和干细胞向心肌分化,阐明了妊娠致畸环境因素,如孕母主被动吸烟、孕早期接触毒瘾 物质可卡因、宫内缺氧等,会引起 DNA 甲基化、组蛋白甲基化等不同程度的表 观遗传学改变,导致了胚胎心脏祖细胞发育障碍,从而造成左室等功能性心肌细 胞分化迟缓、停滞,形成各种胎儿先天性心脏缺损。5)双酚 A 协同尼古丁对胚胎干细胞定向分化为心肌细胞的影响及其作用机制。发现 lncRNA-XY 是心脏发育异常的关键调控节点, 初步阐述了双酚 A 协同尼古丁引起干细胞心肌分化与心脏异常发育的机制,为孕妇、胎婴儿避免接触含 BPA 的塑料餐具、塑料水杯以及尼古丁等致畸化学物质 提供科学依据。 ⑤社会经济效益,存在的问题 本项目实施后,先后在Circulation、Cell Death & Disease、Stem Cell Report、Stem Cell Translational Medicine、Nature Reviews Cardiology、Circulation Research、Circulation、Stem Cells、J Cell Physiol、PLos One、Int J Cardiol、Mol Biol Rep、Life Sci等国际高水平学术期刊发表SCI论文24篇(其中国际合作论文8篇),中文核心期刊发表论文12篇,获得2项国家发明专利(ZL201210219310.3、CN201410823369.2),1项PCT国际发明专利(PCT/CN2015/072963)。先后培养了广州市珠江科技新星1名、广州市菁英计划留学项目获得者1名,硕士毕业生6名,博士毕业生4名,出站博士后2名。⑥历年获奖情况2016年获中国产学研结合创新个人奖(余细勇)。
中国生物与新医药技术成果
离心铸造自动化生产线
技术简介: 目前国内尚无轴承离心铸造自动化生产线。该生产线采用常规的传动方式组合和通用的机械结构,可以替代人工完成整个铸造过程,提高产品质量,保障工人身体安全健康,提高企业效率并降低用人成本。
中国先进制造与自动化技术成果
埃博拉病毒上转发光免疫层析检测技术研究及快速检测试纸条研制
技术简介: (1)在缺乏扎伊尔型埃博拉病毒的实际样本的情况下, 采用生物信息学的方法分析结构蛋白的抗原性;(2)人工合成的方法合成 NP 蛋白特异片段基因序列,重组构建原核表达蛋白,并以此作为抗原获得特异性单克隆抗体,同时也以此为阳性标准,验证单克隆抗体和试纸条的性能,是一个技术创新;(3)采用新型的上转发光标记技术,通过共价结合法,将表面修饰后的 UCP 与单克隆抗体进行高效共价偶联,并通过实验验证其结合稳定性,成功实现了扎伊尔型埃博拉病毒上转发光免疫层析快速检测技术的研发,制备埃博拉病毒 UPT 免疫层析试纸条,具有灵敏度高、储存时间长、操作简单等优势。 本项目采用上转发光标记技术,结合免疫层析方法,成功开发扎伊尔型埃博拉病毒上转发光免疫层析快速检测技术,为扎伊尔型埃博拉疫情的快速检测、现场处置提供技术支撑。研制出埃博拉病毒现场检测试纸条,可为疾病预防控制、临床诊断与综合防控提供技术保障,为国内外突发、新发传染病的监测、预警提供支持。
中国生物与新医药技术成果
高能量密度硅基储锂负极的绿色宏量制备及其性能调控
技术简介: (1)、采用含硅生物质为硅源和模板,宏量制备多孔Si基负极,其继承的三维多孔结构缓解充放电过程中Si的体积膨胀效应,赋予材料优异的电化学性能。(2)、通过Li与金属材料相互作用的应力应变效应计算, 找出Si基负极材料结构稳定性、循环稳定性与容量的平衡关系,并确定不同活性/非活性金属相与Si复合的微纳尺度的设计标准。(3)、采用放电等离子体辅助球磨技术制备复合负极材料,通过控制多场耦合能量输入调控Si基材料的金属改性与微结构调控,进而调控Si基负极的嵌/脱锂反应可逆性、动力学。
中国新能源及节能技术成果
黄河三角洲生态环境科研创新
技术简介: 创新发展是黄河三角洲高效生态经济区抢抓发展的重要战略机遇期,是加快转变经济发展方式、提高区域核心竞争力、实现跨越式发展的必由之路。实现黄河三角洲高效生态经济区创新发展的主要路径是:创新经济发展模式,实现高效生态发展;创新产业发展模式,提升核心竞争力;创新区域聚合模式,增强一体化发展能力;创新体制机制
中国现代农业技术成果
5G智慧医院智能物联终端
技术简介: 将5G技术与人工智能、云计算、大数据、边缘计算、物联网等跨领域尖端技术有机融合,进一步加速推进“5G智慧医院”建设。同时,着力将城市级智慧医疗打造成集“尖端医学+5G+云+AI”于一体的现代化智慧型医疗示范应用体系,实现产品、应用、技术、平台、商业模式的“五维创新”。
中国电子信息技术成果
一种适于埋土防寒的葡萄整形栽培方法
技术简介: 该项技术采用倾斜式主干、头部规范修剪的整形修剪方式,可对葡萄(尤其酿酒 葡萄)进行埋土防寒种植。具有利于埋土防寒、利于稳定树势、利于控制产量、便于 管理、宜于机械化操作等特点。 技术指标(或技术特点)、成熟程度: 该技术已在小范围试验,申报了国家发明专利。 应用领域及市场前景: 可应用于我国新疆、甘肃、宁夏、内蒙、河北等北方需要埋土防寒的酿酒葡萄种 植区域。我国酿酒葡萄适宜发展的地区主要在冬天比较寒冷和干燥的北方地区,葡萄 埋土防寒是一项重要的管理技术,也是用工比较大的管理环节。这项技术简便规范、 便于机械化操作,具有良好的推广前景。 投产条件、投资概算: 只要在埋土防寒地区种植酿酒葡萄即可应用该项技术。除技术指导外不需额外投 资。合作方式: 技术指导。
中国生物与新医药技术成果
甲醛-正丁醛制备三羟甲基丙烷新工艺
技术简介: 技术优势: 三羟甲基丙烷是一种极其重要的化工原料及有机中间体,是树脂 行业常用的扩链剂。目前通常以甲醛和正丁醛为反应原料,通过交叉 卡尼扎罗缩合反应来制备。采用氢氧化钠做为催化剂,副产物较多, 产品质量差,副产物甲酸钠还会造成后处理工作量较大,甲醛消耗量 过高。新工艺采用固体酸碱催化剂,催化剂稳定性好,无腐蚀性,并 且不生成可溶性的甲酸钠等,工艺简便、绿色。性能指标: 采用连续式反应体系,可达到 90%以上的单程转化率和 80%以上 的产物选择性。 市场分析: 目前,全球三羟甲基丙烷的生产呈现两大特点,一是生产技术主 要垄断在发达国家和地区的生产商手中;二是生产能力迅猛扩张。三 羟甲基丙烷的消费量约为 15 万吨(2010 年),产品主要用于生产醇酸树 脂和聚酯树脂,这两项约占三羟消费总量的 70%,其次是聚氨酯泡沫 约占总消费的 20%。在我国三羟甲基丙烷主要用作合成高档醇酸树脂 的原料。 合作方式:合作开发、技术转让
中国新材料技术成果
沥青路面除冰涂层技术
技术简介: 冬季冰冻对高速公路、隧道口、匝道、钢桥面的交通安全构成巨大威胁,特别是沥青路面,清除难度很大。本技术在沥青路面预喷涂0.1-0.5mm厚的高渗透性涂料,通过大幅降低冰与路面的粘结力,使冰层易于破碎而被清除;通过阻止路面空隙积水,降低沥青路面积冰量,可用做公路的常规或紧急保护措施。
中国新材料技术成果
天敌昆虫草蛉优势种质资源挖掘与评价
技术简介: 1)草蛉人工扩繁技术 草蛉扩繁器具:研制了养虫架、养虫箱和产卵筒等。养虫架为放置饲养箱用,大小可根据饲养数量而定,木条或金属制成。共分四层,层间距40cm,最低层离地20cm,架脚要隔水防蚁。饲养箱是由对草蛉无不良作用的木材制成的长方体木框。饲养箱底部用木板密封,顶端镶透明玻璃,以观察用;前后两侧以100目白纱网封闭;左右两侧以黑纱布封闭,中心分别设置一个直径为10cm的开口,做成袖状通道,便于双手进入操作,同时防止草蛉逃逸。四个侧面内侧订上柔软的带凹凸面巾纸,收集草蛉卵。产卵筒由玻璃或有机玻璃制成,直径为15 cm、高15 cm-20 cm,顶部、底部两端留空,可用纱布封口,内壁衬有一层柔软面巾纸,收集草蛉卵。 草蛉扩繁质量控制:米蛾卵、蚜虫、赤眼蜂蛹、介壳虫和人工饲料可作为草蛉的猎物和饲料。对以下这些饲养程序进行规范化管理研究,包括猎物食料、饲养场地、设施条件、草蛉繁殖(原种采集引进、卵发育、幼虫饲养、蛹收集、成虫饲养和卵收集)以及草蛉的贮存。对卵的质量进行检测:卵样本数200粒,卵孵化率≥65%。对幼虫质量进行检测:经24h饥饿处理后,每头幼虫24 h取食埃及吹绵蚧三龄若虫10头以上为合格。 此外,还研制了由柞蚕蛹全浆、鸡蛋、啤酒酵母粉、蔗糖、海藻糖、维生素、山梨酸钾等不同配比组成的黄玛草蛉的人工饲料配方,明确了取食这些人工饲料黄玛草蛉的发育和繁殖;观察明确了食物、背负物等对幼虫间残杀行为特性的影响规律;揭示了在提供食物情况下黄玛草蛉幼虫种内竞争规律。总体来讲,当饲养密度为2头/皿,食物量为0.15g,温度为20-25℃,光照为18L:6D时,既可以使黄玛草蛉幼虫互残行为保持在降低水平,又有利于其正常繁殖发育。 2)草蛉人工扩繁成本研究 草蛉饲养成本控制:投入饲料量与繁殖草蛉数量的量化指标测算:每百头草蛉幼虫需要米蛾卵3.5ml。 草蛉释放技术优化:散放数量:野外释放草蛉,可根据埃及吹绵蚧数量而定,按亩释放量5000头-6000头草蛉分批散放;散放虫态:草蛉的释放虫态以卵、幼虫、成虫均可,由于幼虫捕食量大,应以散放低龄幼虫为主,以卵、成虫为辅;卵的释放:将附有发育至灰色的草蛉卵的纸片,剪成条状,每条有卵10-20粒,用胶水粘在树叶的背面;幼虫的释放:释放时,将初孵幼虫装入锯末,同时加入饲料(米蛾卵或蚜虫),在早晨或傍晚散放在作物的叶片上;成虫的释放:散放成虫时,将成虫置于密封的纸盒或纸箱里,早晨在田间将纸盒或纸箱封口对着光源打开,手持包装纸盒或纸箱在田间走动,让成虫飞出。 3)草蛉野外应用控害效果评估 以埃及吹绵蚧若虫饲养草蛉,并采用实验种群生命表的方法进行饲养效率评价;野外释放草蛉防治埃及吹绵蚧,并调查其在野外建立种群情况。黄玛草蛉2龄和3龄幼虫对埃及吹绵蚧若虫的理论日最大捕食量分别为23.09头和50.00头,埃及吹绵蚧若虫密度5、10、15、20、30头分别是黄玛草蛉幼虫存活、幼虫化蛹、成虫羽化、后代卵孵化及世代延续的临界值。
中国现代农业技术成果

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