研究内容简介
肌腱干细胞作为肌腱特异性来源的干细胞，有望作为理想的种子细胞促进肌腱修复和再生。然而，肌腱干细胞在体外培养过程中很容易丢失表型，目前尚缺乏适合肌腱干细胞在体外扩增过程中维持表型和定向分化的培养体系。生物活性因子作为培养基的添加成分，广泛用于干细胞分化调控和组织工程领域，我们团队前期也建立了基于生长因子的肌腱干细胞分步诱导培养体系（StemCellTranslMed;5:–）。但利用生长因子进行分阶段诱导的策略具有一定的局限性，低稳定性与高昂的价格一定程度限制其广泛使用，同时存在细胞向骨系、软骨系分化的风险。基于小分子药物易于合成、保存和高性价比的优势，以及在诱导细胞分化、转分化和调控细胞命运方面应用的巨大潜力，该研究建立了分阶段诱导肌腱干细胞分化的小分子策略，并结合3D打印技术实现了在体内肌腱损伤修复的应用。首先，该研究利用高内涵细胞成像分析系统，根据肌腱特异转录因子Scx-GFP报告系统和DAPI染色指标对FDA药物库和生物活性库中的种小分子进行高通量筛选，通过多轮筛选验证，获得促进肌腱干细胞体外扩增的6种小分子和促进肌腱干细胞表型维持的9种小分子（图1）。根据小分子靶点分析及现有文章数据显示，部分小分子有细胞*性或作用通路存在重叠，进一步研究保留了维持表型的4种小分子（M1-M4）。随后，通过高通量单细胞qPCR对4种单个小分子（M1-M4）、5种组合（C1-C5）和6种小分子（S1-S6）应用于肌腱干细胞培养的增殖相关基因、表型相关基因和骨系、脂系、软骨系基因的表达水平进行了全面评估。最终获得促进肌腱干细胞体外扩增的最佳小分子S5（TacrineHCI），获得表型维持并启动腱系分化的最佳小分子组合C1，并进一步进行了浓度的优化和腱系特异蛋白的表达验证。综合以上证据，该研究确立了肌腱干细胞分阶段腱系诱导策略，第一步利用小分子促进细胞增殖，第二步利用小分子组合启动腱系分化，第三步促进细胞分化成熟，实现分阶段诱导肌腱干细胞定向肌腱系分化。最后，该研究将小分子分阶段腱系诱导的肌腱干细胞与仿生凝胶一同借助3D打印技术构建组织工程肌腱，并通过体内异位肌腱再生和原位肌腱修复实验证明了小分子鸡尾酒培养的肌腱干细胞在肌腱再生修复应用中的可行性和有效性。图1.高通量筛选获得促进肌腱干细胞体外扩增的6种小分子和促进肌腱干细胞表型维持的9种小分子。本研究创建的肌腱干细胞小分子分阶段腱系诱导策略，有利于进一步明晰腱系分化的分子调控机制，推动肌腱干细胞的转化应用，为临床干细胞治疗或新药选择提供实验基础和思路，具有广阔的临床应用前景。本文第一作者为张艳杰硕士、博士生雷庭筠和博士生唐陈琪，通讯作者为浙江大学运动医学研究所茵梓副教授和沈炜亮副教授。课题组简介茵梓：浙江大学医学院副教授，博士生导师，浙江省杰出青年基金获得者。专注于肌腱干细胞与微环境的相互作用研究，及生物诱导性腱系分化材料研发，致力于开拓肌腱病再生治疗的新策略。主要研究成果在SciAdv、AdvSci、Biomaterials、BioactiveMaterials等期刊发表系列文章54篇，H指数28，其中一作或通讯文章18篇，篇均他引57次，含一篇ESI前1%高被引论文，两篇前5%引用率论文，10分以上7篇。获COA骨科基础青年研究一等奖，浙江省自然科学一等奖（3/5）等。现任中华医学会骨科分会组织工程与再生医学青年委员、中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会青年委员、ICMRS华人骨研学会终身会员。
课题组主页：
mypage.zju.edu.cn/yinzi
沈炜亮：浙江大医院副主任医师/副教授，博士生导师（骨科运动医学双博导），浙江大学骨科研究所副所长，浙江大学运动医学研究所副所长，浙江大医院骨科行*副主任（运动医学），浙江大医院科研部副主任，浙江省重点实验室（运动系统疾病研究与精准诊治）副主任，浙江省“医坛新秀”。临床上，长期从事运动医学相关的临床诊疗，开设了全省第一个“肌腱病专科门诊”，拥有“组织工程化组织移植治疗技术”规范化应用资质，尤其擅长关节镜微创治疗肩袖损伤和交叉韧带损伤。研究上，专注于肌腱/韧带/半月板组织工程材料和干细胞再生修复的研究，研究课题得到一项国家重点研发计划（子课题），三项国家自然科学基金（面上，青年）和两项省级基金等连续资助，研究成果多次在国内和国际学术会议上发言和获奖。
基金资助本研究得到科技部国家重点研发计划（YFA）、国家自然科学基金（）和浙江省杰出青年基金（LR20H）的支持。
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Paperinformation
YanjieZhang#,TingyunLei#,ChenqiTang#,YangwuChen,YouguoLiao,WeiJu,HongZhang,BoZhou,RenjieLiang,TaoZhang,ChunmeiFan,XiaoyiChen,YanyanZhao,YuanhaoXie,JinchunYe,BoonChinHeng,XiaoChen,YiHong,WeiliangShen*,ZiYin*.3Dprintingofchemical-empoweredtendonstem/progenitorcellsforfunctionaltissuerepair.Biomaterials,,.