125万美元拨款用于研究性激素在组织修复中的重要作用

美国堪萨斯大学化学与石油工程助理教授珍妮·罗宾逊(Jenny Robinson)获得了美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)颁发的一项为期五年、价值125万美元的“最大化研究者研究奖”(maximize Investigators’Research Award)，研究雌激素在细胞微环境水平上如何与人体相互作用

　　

   

   

图片:罗宾逊使用一种技术来生成胶原蛋白纤维的-在小型微米纳米尺度和发现细胞反应完全不同,如果他们在纳米和微米纤维,这些纤维或者随机的或对齐在肌肉或结缔组织如弯月面。

 

我们受伤后愈合和再生新组织的能力与生物性别有很大关系。例如，绝经后，女性性激素信号的丧失可能会导致骨质疏松和骨关节炎等退行性疾病，因为组织损失，骨头和软骨退化，变得更加脆弱和脆弱。

现在，堪萨斯大学(University of Kansas)的一名研究人员获得了美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)颁发的一项为期五年、价值125万美元的“最大化研究者研究奖”(maximize researchers’Research Award)，研究雌激素在细胞微环境水平上如何与身体相互作用。该研究结果可能为人类间充质基质细胞(MSCs)的性别差异研究指明了方向。MSCs是一种特殊的细胞，可以通过促进组织损伤后的修复和再生来支持许多其他细胞，也是开发新的定制治疗方法的关键。

“我试图理解为什么男性和女性组织再生的不同以及这如何导致疾病的发生,组织不会再生,如骨质疏松和骨关节炎,”珍妮·罗宾逊说,化学和石油工程助理教授KU,谁将领导下工作NIH苧藁增二奖。“从本质上讲，我们将从细胞生存的微环境层面来解决这个问题，并看看它如何指示再生。我们正在研究最主要的雌激素雌二醇，并将这一知识与细胞3D环境的控制结合起来，最终看看我们需要什么来促进修复，这在男性和女性组织中可能是不同的。”

作为一名青少年运动员，罗宾逊因为膝盖受伤而放弃了正式的足球生涯，但这也激发了她对与身体恢复有关的科学的兴趣，这种好奇心使她在生物材料、组织工程和生物分子工程方面获得了专业知识。“我的实验室主要研究结缔组织，”她说。“我们对膝关节半月板做了很多工作。这就是我们过去三四年一直在做的事情。”

堪萨斯大学研究人员的新工作旨在开发生物材料工具，分析组织修复中的性别差异，以及身体如何在损伤等变化后维持内稳态或促进健康和功能的必要平衡。这项工作将遵循三条主要路径:

首先，Robinson希望在她的实验室中利用工程生物材料更好地了解男性和女性间充质干细胞对细胞微环境的空间和力学特性的不同反应。

“一些临床数据表明，男性和女性的组织结构成分可能存在差异，”她说。“我们知道细胞对它们的结构环境非常敏感，在这些工程系统中，我们可以控制很多因素。我的实验室建立了基于聚合物的模拟组织的3D结构。我们使用一种技术来生成胶原蛋白,因此纳米纤维的微米尺度小,知道的细胞反应完全不同,如果他们在纳米和微米纤维,这些纤维或者只是随机的或对齐在肌肉或大量的结缔组织,如弯月面。但如果它们来自男性或女性患者呢?这些细胞对我们可以在实验室设计和提供的结构线索的反应是否不同?”

此外，Robinson的目标是发现雌激素是如何影响下游转录的，或者细胞是如何将DNA片段复制到RNA中制造必需蛋白质的，以及细胞的后续行为。为了做到这一点，她的实验室开发了定制的微芯片，将细胞暴露在不同浓度的雌激素中。

“我们改造了以前的设计，并在堪萨斯大学纳米制造设施制造。它们很容易制造，而且相当便宜。”“研究人员表明，雌激素通过不同浓度的雌激素产生影响，所以根据浓度的不同，你可以说，‘好吧，雌激素是这样的，还是相反的。“如果你说，‘我要观察一下这个浓度范围，我要手动操作’，这将会花费很多时间。我们看到的是浓度变化的九个数量级。然而，我们可以通过播种细胞在这些设备中解决这个大范围的浓度-你只需要一个小的量-然后设备能够通过使用扩散的许多通道快速应用不同的浓度。你只要通过这些通道从零混合到高浓度就能得到浓度的范围并产生浓度梯度。这个想法是你给这些细胞注射24、48或72小时，然后你可以把细胞取出来，开始观察细胞在这些浓度的基础上是如何反应的。这些微芯片将节省完成这些研究所需的时间和成本。”

最后，罗宾逊和她的实验室希望利用他们的研究结果来设计生物材料系统，有效地调节雌激素向细胞的呈现，这一进步可能导致更有效地治疗损伤骨骼和结缔组织的一系列损伤和慢性疾病。

“我们制造生物材料的方式，可以控制雌激素的释放。就像缓释药片一样，我们可以采用微球和药物配方的想法，但将其应用到3D支架材料上。”“我们实际上可以制造一种更接近产品的生物材料，你会说，‘这是我需要的细胞反应结构，它以我们知道的对修复非常重要的速率释放激素或激素调节剂。’”

虽然这项研究最初集中于雌激素和潜在的针对女性的生物材料，但堪萨斯大学的研究人员表示，她的研究可能会导致对男性有益的治疗。

她说:“如果有人要服用芳香化酶抑制剂，例如，男性要服用这些抑制剂来防止睾丸激素转化为雌激素，这将对两性都有影响。”

罗宾逊说，这笔拨款还将帮助培养工程生物材料领域的下一代科学家。

“这个小组现在有14个人，包括本科生、研究生和博士后，他们正在做不同的项目，都与这个工作有关，”她说。“对我来说，学生的训练和学习过程是我最喜欢的事情。我喜欢给他们一个大的想法并让他们执行的能力。我喜欢学术研究的主要原因之一就是能够指导这些学员。”

然而，罗宾逊说，最终目标是进行研究，改善人们的健康。

“很多人都得处理肌肉骨骼损伤，”她说。“它影响人们的生活质量。这是导致残疾、失业和缺乏工作能力的最大问题之一。骨科损伤和退行性变可能困扰许多人。每个人都知道有人伤害过某种结缔组织。”