科研立项项目申请书cb518100g严重创伤重要组织器官修复再生的细胞与分子机制研究

项目名称：严重创伤重要组织器官修复再生的细胞与分子机制研究首席科学家：中国人民解放军总医院起止年限：2012.1-2016.8依托部门：总后勤部卫生部一、关键科学问题及研究内容(一)拟解决的关键科学问题 根据严重创伤后损伤组织修复与再生发生的病理生理过程，结合现代细胞与分子生物学的研究进展，本项目拟解决的关键科学问题是“严重创伤后全身与局部内环境改变对重要组织和器官修复与再生的影响及其相关机制”，主要包括以下四个方面（图1）： 1、严重创伤全身性损害对局部组织修复与再生影响的细胞与分子机制。主要从整体了解严重创伤缺血缺氧导致全身内环境改变与平衡失调对局部组织修复与再生影响的细胞与分子机制等； 2、严重创伤局部微环境改变对重要组织器官损伤修复与再生的影响与调控机制。主要阐明严重创伤后局部微环境改变的特征与相关机制，以及这种改变对组织修复细胞（多种成体干细胞）的诱导分化与重编程作用，明确这些作用对修复速度与质量的影响； 3、几种代表性组织器官严重创伤后修复与再生关键的细胞与分子机制。主要从严重创伤后全身与局部改变的共性机制影响个性机制入手，研究皮肤、肺、骨、软骨与外周神经等代表性组织器官修复与再生的“始动”与调控机制； 4、重要组织器官完美修复与再生的关键性制约因素。解决和突破促进组织修复与再生关键技术的瓶颈，为建立创新的治疗技术和方法打下基础。(二)主要研究内容 根据需要解决的关键科学问题，本项目主要研究内容如下（图1）： 1、严重创伤缺血缺氧对组织修复与再生的影响与关键机制。重点解决缺血缺氧的始动因素以及缺血缺氧导致机体内环境改变影响重要组织器官修复与再生的机制； 2、严重创伤免疫紊乱和全身炎症对重要器官修复与再生的影响。重点解决严重创伤免疫失调和全身炎症导致的内环境紊乱对重要器官修复与再生影响的机制； 3、严重创伤局部微环境改变对成体干细胞分化的影响及其与组织器官修复和再生的关系。重点研究创伤局部微环境改变对主要修复细胞分化的调控作用及其与不同修复结局的关系；4、严重创伤后肺损伤修复与再生机制。肺是严重创伤时最易受累的靶器官之一。重点研究急性肺损伤时肺组织的自身修复与再生规律，局部微环境的促修复作用与调控机制，建立促进肺组织内源性修复与再生的关键技术与措施； 5、严重创伤后皮肤及其附件完美修复与再生。从细胞、分子与基因水平以及局部创面微环境改变模式，研究减少皮肤过度纤维化修复和促进皮肤附件，特别是汗腺再生的相关机制，建立关键的促修复与再生措施； 6、严重创伤后骨、软骨和周围神经损伤修复与再生机制。重点从细胞、分子与基因水平研究骨、软骨和周围神经损伤修复与再生的机制，了解制约修复与再生的相关因素，建立促进修复与再生的创新技术和方法。图1 项目拟解决的关键科学问题和主要研究内容二、预期目标(一)项目的总体目标 通过项目研究，要基本阐明严重创伤后全身内环境变化和局部微环境改变对机体重要组织和器官修复与再生影响的细胞与分子机制，阐明严重创伤缺血缺氧的始动因素以及这一过程对组织修复与再生的作用；揭示通过调节和改善严重创伤后全身免疫紊乱和炎症反应以达到减轻损害、促进组织修复与再生的规律；解析严重创伤局部微环境改变对重要组织器官损伤修复与再生的影响与调控机制，为实现严重创伤后组织的完美修复与再生提供理论基础；解决和突破影响严重创伤后重要组织器官（包括皮肤、骨、软骨、周围神经和肺）实现功能重建和完美修复与再生的关键技术瓶颈，为建立创新的治疗技术打下基础。通过研究为我国在该领域培养一批优秀的创新人才和建立相关的创新基地，使我国在该领域的研究总体处于国际先进，部分处于领先水平。 （二）项目的五年预期目标 通过项目研究，要基本阐明严重创伤后全身内环境改变和局部微环境变化对机体重要组织和器官修复与再生影响的细胞、分子机制，解决制约和影响组织修复与再生的关键科学问题，提出创新的理论和认识用于指导组织修复与再生的基础研究和临床治疗。在国际本专业SCI杂志发表高水平学术论文200余篇，力争在国际著名杂志，如Nature等杂志发表论文有突破，获得国际同行的认可。通过项目研究，要突破影响组织修复与再生的关键技术难题，建立约10种促进重要组织和器官（包括皮肤、骨、软骨、周围神经和肺）修复与再生的创新技术和方法，获得相关发明专利30余项，临床应用批文6-8件，真正实现基础研究成果向实际应用的转化，使这些重要器官修复与再生的治愈率提高10%，伤残率下降15%。 通过项目研究，进一步推动和完善我国创伤修复与再生医学的创新基地建设并大力推动创伤和组织修复与再生转化医学的发展。在现有基础上，通过项目带动和优化布局，在我国东西南北中的重要区域形成10个区域性的国家级创伤修复与组织再生研究中心和临床治疗中心，推广建立20个专门用于创面治疗的示范病房，形成基础与临床结合，研究与转化并举，各种高新技术（包括细胞治疗技术、组织工程技术、蛋白工程技术等）综合应用的中心，以适应国家的重大需求。 通过项目研究，进一步加快我国创伤修复与组织再生人才队伍的建设。力争通过5年的培养，产生1-2名两院院士、2-3名具有国际一流水平的创新型领军人才、3-4名国家杰出青年基金获得者、20名左右国内一流的创伤修复与组织再生创新型人才。三、研究方案（一）学术思路 本着“承接我们前期创伤973项目的创新性成果，进一步凝练关键科学问题，突出重点、有限目标以及理论创新与成果快速转化应用并重”的原则，本项目集中在阐明“严重创伤后全身内环境改变与损伤组织局部微环境变化对组织修复与再生影响的细胞与分子机制”和“加速几种重要组织器官修复与再生关键措施的建立”两个方面。这两个方面既具有内在的联系，又具有各自的重点和可以实现的目标。即第一个重点是共性问题，是解决影响组织修复与再生的基础，因为组织修复与再生并非既往所考虑的只是一个局部的问题，同时也是一个受到全身内环境影响的过程。而第二个重点则是落实到几个重要组织器官修复的具体体现。皮肤、骨、软骨、神经与肺等几个组织、器官的选择一方面是基于以前工作的基础，同时也是考虑到这些组织、器官在严重创伤后对伤员早期救治和后期康复中的重要影响与作用。（二）技术途径 从技术途径来讲，利用统一可量化的创烧伤模型，结合活体动态相关检测技术与方法，从严重创伤后机体全身整体的内环境改变入手，结合损伤组织局部微环境的改变进行系统研究，阐明组织修复与再生内环境改变对组织修复与再生影响的细胞与分子机制。基于内环境改变影响组织修复与再生的相关理论，具体研究在这种全身和局部内环境改变下皮肤、骨、软骨、神经与肺这几个重要器官修复与再生的细胞与分子机制，阐明制约修复与再生的关键环节，建立起提高修复速度与质量的关键技术，最终目标是促进这些组织器官的完美修复与再生。在整个项目中始终贯穿着一条主线，即阐明愈合和再生的关键科学问题与建立相关的促愈合措施相结合。与此同时，现代高新技术手段和方法（干细胞、蛋白工程、组织工程等）既是研究组织修复与再生的手段与载体，也是实现组织完美修复与再生的重要措施。 （三）项目的创新性与特色 1、在研究内容方面，继承与创新相结合，突出创新。本团队前期完成的创伤973项目产生了大量创新性成果，在此基础上，本项目一方面要继承前期在严重创伤损害机制与皮肤修复领域的创新理论和技术，使之进一步深化和完善，另一方面又特别强调要区别于前期973项目，要突出本项目的创新内容，即研究集中在影响组织修复与再生的关键科学问题和技术难题上，突破制约和影响组织完美修复与再生的瓶颈问题，最终达到实现组织完美修复与再生的目标。2、在研究思路方面，整体与局部相结合，突出局部。组织修复与再生表面上看是一个局部问题，实际上在严重创伤条件下也是一个全身改变在局部的表现。研究严重创伤后的组织修复与再生有别于单纯从发育学或细胞生物学来研究组织修复与再生的关键，就在于严重创伤后的全身反应和内环境变化对局部组织的修复与再生过程将产生重要影响。因此，本项目在重视和集中研究皮肤、骨、软骨、神经与肺等几种重要组织器官本身修复与再生机制的同时，也关注全身环境变化对局部修复的影响，这也是与前期完成的创伤973项目的重要区别之一。 3、在研究技术方面，静态与动态相结合，突出动态。本项目将紧紧围绕拟解决的关键科学问题，采用统一公认的致伤模型和现代高新研究技术与手段（如在体观察细胞归巢与类型转变等），从整体、细胞与分子多个层面系统了解和展示组织修复与再生的动态过程，这种技术方法上由过去的静态转为动态的变化，有助于揭示既往难以发现的影响修复与再生的关键环节与制约因素。 4、在成果转化方面，理论与应用相结合，突出转化。组织修复与再生是一个理论性和实践性都非常强的科学，既有许多关键的科学问题需要解决，同时其研究成果又具有很强的实用性，可以很快实现转化应用于病人的治疗。因此，本项目提出将理论成果尽快转化为实际应用的思路，正是体现了转化医学在创伤修复和组织再生领域应用的特点。 （四）课题设置课题1：严重创伤缺血缺氧对组织修复与再生的作用研究1.研究内容 （1）不同氧浓度对皮肤创面愈合影响的研究。利用在体、离体缺血缺氧创面愈合模型、观察不同氧浓度对皮肤创面愈合、表皮细胞损伤的影响，明确启动和促进创面愈合的最适氧浓度与时间阈值及其对创面愈合关键环节的影响。 （2）缺血缺氧对表皮（干）细胞增殖、分化与移行的作用及其机制研究。采用HIF-1 条件性基因敲除小鼠，从Ca2+、ROS 等激活的PI3K/Akt 信号途径入手，阐明缺血缺氧对创面表皮（干）细胞增殖、分化与移行的影响及其分子机制， 阐明生物化学/物理因素之间可能的交互作用及其信号交汇点，进一步揭示缺血缺氧促进创面愈合的新机制，并提出促进创面愈合的新措施。 （3）缺血缺氧对创面血管生成的影响及其机制研究。以内皮祖细胞（EPC） 为切入点，明确缺血缺氧创面毛细血管芽胚生长、新生毛细血管密度以及局部血流量与创面局部内皮祖细胞的数量与功能的关系，揭示因子和相关信号通路在EPC 动员、归巢中的作用。在此基础上，探寻严重创伤后促进创面血管生成与愈合的新药物和靶分子。（4）缺血缺氧对心肌损伤修复与再生的作用及其机制研究。以烧伤后受损心脏为模型，研究严重创伤缺血缺氧对原位心肌干细胞（CSC）增殖、定向分化、迁移（归巢）及对受损心肌组织修复的影响，阐明缺血缺氧以及复合生物电场导致CSC微管结构变化，激活p38/MAPK-PI3K/Akt信号途径，进而调控CSC在受损心脏局部增殖、定向分化和迁移的分子机制，探讨促进损伤心肌组织再生修复的新策略。2、研究目标通过研究缺血缺氧对表皮细胞、表皮干细胞、内皮祖细胞和心肌干细胞增殖、分化、迁移的影响，了解其对组织损伤修复的作用及其机制，阐明严重创伤缺血缺氧对组织修复与再生的作用，证明“缺血缺氧激活PI3K等信号，经由信号交汇，改变细胞电趋性和生物理化因素间的交互作用，调控表皮（干）细胞增殖、分化、定向迁移和创面修复”和“调控缺血缺氧CSC微管三维结构，促进CSC增殖、定向分化、迁移及心肌组织修复”的假设，为严重创伤后机体组织修复与再生提供新理论、新技术和新方法，并培养一批该研究领域的优秀人才。承担单位： 中国人民解放军第三军医大学、四川大学华西医院、中国人民解放军第四军医大学 课题负责人： 黄跃生 学术骨干： 刘良明、张家平、刘 进、曹 丰经费比例： 16.6%课题2 ：严重创伤免疫紊乱和全身炎症对重要器官修复与再生影响的研究1、研究内容（1）创伤后中枢性HMGB1调控外周免疫反应、器官损害与修复机制研究: 采用严重创、烧伤动物模型，观察HMGB1及其受体表达规律及其与胆碱能通路和CRH途径之间的时空关系。通过脑室注射HMGB1或中枢拮抗HMGB1、切断迷走神经和采用7 nAchR、CRH基因敲除小鼠等，论证严重创、烧伤后中枢HMGB1通过自主神经通路影响外周免疫反应和内脏损害及修复的可能机制，为促进重要受损器官的修复提供潜在方法。（2）抗炎细胞因子及其相关信号分子在全身炎症反应及重要器官修复中的作用研究: 利用严重烧伤、烧伤脓毒症和不同类型细胞模型，并采用Smad3基因敲除小鼠，从TGF-的经典信号转导通路入手，研究通路中关键效应蛋白Smad3在烧伤后炎症反应平衡、内脏并发症（肺脏等）和组织修复中的作用及其分子调节机制；深入探讨严重创、烧伤后新型抗炎细胞因子IL-35和IL-37的表达规律、可能作用及其对机体免疫、炎症反应、内脏损伤与修复的影响，为严重创、烧伤的救治开辟新的途径。（3）抗炎、促自噬、抗凋亡分子的靶向设计合成及对严重创伤内脏损害的促修复作用: 分别合成叶酸-抗炎多肽、叶酸-吴茱萸碱、叶酸-亚精胺等，在体外激活的巨噬细胞培养体系和动物实验中验证其抗炎、促自噬、抗凋亡效果以及对重要靶器官功能的改善和促修复作用。进一步开展新型抗凋亡化合物的筛选、抗炎/促自噬活性验证及其体内应用，对前期从142种化合物中筛选获得的13种可抑制PUMA依赖性凋亡的先导化合物，在体外激活的巨噬细胞培养体系中验证其抗炎、促自噬效果，最终达到减少创伤后继发性炎性损害并促进修复的目的。 2、研究目标通过深入研究严重创、烧伤后免疫功能紊乱和全身炎症反应等重要因素对多器官损害与修复的影响，提出中枢性晚期炎症因子经由自主神经通路调控外周免疫反应、器官损害与修复的理论假设，阐明抗炎细胞因子及其相关信号分子在全身炎症反应及重要器官修复中的作用和意义，并采用抗炎、促自噬、抗凋亡分子的靶向设计合成，通过改善损伤后重要生命器官的继发性损害病灶的免疫微环境，以达到减轻损害、促进修复的目的，为最终降低严重创伤后多脏器功能障碍综合症（MODS）的发生率和死亡率开辟新途径。承担单位： 中国人民解放军总医院、中国人民解放军第二军医大学、中国人民解放军第三军医大学 课题负责人： 姚咏明 学术骨干： 夏照帆、梁华平、张庆红、杨 策经费比例： 16.6%课题3 ：严重创伤局部微环境对成体干细胞分化的影响及其与组织器官修复和再生关系的研究1、研究内容（1）体外扩增对成体多能干细胞功能的影响与安全性评价：重点研究以骨髓间充质干细胞（MSCs）、真皮多能干细胞等为代表的多能干细胞体外扩增时恶性转化的细胞与分子机制，评价恶性转化的条件，建立比现有技术更为敏感的干细胞体外恶性转化预警的分子标志，为安全采用干细胞修复与再生受损组织与器官提供理论基础。 （2）皮肤严重创伤局部微环境改变对多能干细胞分化的影响及其与组织器官修复和再生关系研究：重点研究严重创伤条件下骨髓间充质干细胞（MSCs）等归巢的效应、作用与机制等，阐明创伤微环境对干细胞参与皮肤与毛囊修复再生的作用和机制。 （3）皮肤严重创伤局部微环境诱导表皮干细胞增殖分化、转分化与重编程的调控效应及机制：重点观察和阐明通过驯化诱导方法使表皮干细胞获得多能性的条件、诱导方法、鉴别指标、相关效应与机制，为利用表皮干细胞作为种子细胞实现多种组织再生提供理论基础。2、研究目标探寻严重创伤后成体干细胞对组织修复与再生动态表观遗传学图谱及关键的调控因素，在理论上阐释成体干细胞在创伤局部微环境作用下分化的特点与机制，明确其在组织修复与再生中的作用和意义，提出新的分子靶点；在应用策略上，通过对体外培养条件下成体干细胞功能活性改变的研究，探索成体干细胞恶性转化的预警标志和建立干细胞功能评价的新方法，明确成体干细胞促进严重创伤组织修复与再生的安全性和有效性，进而为利用成体干细胞促进严重创伤组织完美修复与再生提供扎实的科学基础，最终在成体干细胞与创伤修复领域，特别是在皮肤干细胞可塑性调控研究领域形成特色和亮点。承担单位： 中国人民解放军第三军医大学、中国人民解放军总医院、中国医科大学 课题负责人：史春梦 学术骨干： 韩为东、程天民、粟永萍、庞希宁经费比例： 16.6%课题4：严重创伤后肺损伤修复与再生机制研究1、研究内容（1）严重创伤后内源性肺干/祖细胞的修复作用与调控机制：包括急性肺损伤时内源性肺干祖细胞的生物学改变特性、局部微环境因素影响肺内源性干/祖细胞的信号调控机制、内源性肺干/祖细胞迁移、分化的调控机制以及与急性肺损伤修复的关系等（重点是与肺发育相关分子Eya1、BMP4/noggin、Runx3的调控作用）。 （2）严重创伤后终末分化肺组织细胞的修复作用与调控机制：包括急性肺损伤时肺组织细胞的生物学特性变化与调控机制、肺组织细胞的去分化和增殖作用、局部微环境对肺组织细胞去分化的影响，细胞去分化和增殖的调控机制以及与肺损伤修复和再生的关系（重点是肿瘤抑制分子Rb、AFR、Pten、P63的调控作用）。 （3）急性肺损伤后激活内源性肺修复机制的调控策略：包括采用外源性干细胞、生长因子或小分子物质，建立适当条件促进内源性肺/祖细胞和终末分化肺组织细胞发挥修复与再生作用的相关机制，为建立通过外源性调控加速肺损伤修复与再生，减少肺纤维化发生提供理论基础。 2、研究目标明确急性肺损伤后内源性肺干/祖细胞以及终末分化细胞的变化及其在肺组织修复与再生中的作用；揭示急性肺损伤后局部微环境对内源性肺干/祖细胞以及终末分化细胞生物学特性的调控作用，明确激活肺内源性修复能力的始动因素；揭示内源性肺干/祖细胞发挥修复作用的调控机制与关键环节；揭示终末分化肺组织细胞修复作用的调控机制与关键环节；提出1-2 种激活肺内源性修复能力，防治急性肺损伤/ARDS 的修复性治疗措施。承担单位： 中国人民解放军第三军医大学、重庆科技学院 课题负责人： 蒋建新 学术骨干： 王正国、严 军、姚 波、顾 玮经费比例： 16.6%课题5 ：严重创伤后皮肤损伤修复与再生研究1、研究内容（1）创面微环境改变（包括生物电、创面小分子物质变化等）诱导成体干细胞修复创面和再生汗腺的机制研究：阐明严重创伤后皮肤创面局部微环境改变的特征，进一步明确这种改变在诱导汗腺结构性和功能性再生的作用核相关调控机制。 （2）再生汗腺发汗功能及其机制研究：重点是探究再生汗腺有别于正常汗腺在发汗功能方面的差异性机制。因为前期研究已经观察到创面再生的汗腺与正常汗腺在组织结构上存在一定差异，但再生的汗腺却能像正常汗腺一样具有发汗功能，因此二者在发汗方面应存在不同的机制，由于发汗过程涉及到细胞学、电生理学等多个方面，是一个复杂的生物学过程，这是需要深入研究和明确的主要内容。 （3）开展建立和完善干细胞再生汗腺的转化技术体系研究：目标是评价再生汗腺具有长期发汗功能的细胞学基础，从大体、细胞与分子层面评价其安全性，为再生汗腺临床应用的技术和系统方法的建立提供基础，为多中心应用提供理论依据和治疗方案。 （4）严重创伤后皮肤瘢痕形成机理及干预手段的基础研究：研究三维结构调控修复细胞生物学效应中结构和成分两大要素的相互关系，明确组织结构对细胞调控的基础作用，以及三维结构对干细胞增殖、分化的调控模式和机制以及结构对成分调控的“允许作用”。目标是探索哺乳动物瘢痕形成过程的关键分子通路和反馈回路，进一步完善已经提出的“模板学说”的理论和技术。2、研究目标以严重皮肤创伤后抑制皮肤增生性瘢痕形成和促进皮肤附件再生等亟待解决的关键科学问题为基础，以成体干细胞和再生医学等重大关键技术的建立并用于诱导汗腺等皮肤附件再生和干预瘢痕形成为突破口，在阐明成体干细胞对皮肤修复过程的多重影响和调节作用机制等关键科学问题的基础上，解决受损皮肤完美修复与再生的关键性技术难题，为临床治疗提供实用的创新技术和方法，为我国在该领域培养一批优秀人才。承担单位： 中国人民解放军总医院、上海交通大学、云南师范大学、广州军区广州总医院、中国人民解放军军事医学科学院 课题负责人： 付小兵 学术骨干： 陆树良、赵 敏、程 飚、段海峰经费比例： 21.1%课题6 ：严重创伤后骨、软骨和周围神经损伤修复与再生研究1、研究内容（1）严重创伤骨折修复机制及促愈合措施的研究：建立可在骨细胞诱导表达Cre 的小鼠模型，研究LPS 等全身因素对骨损伤修复的影响和机制，明确骨损伤修复过程中FGFs/FGFRs的变化规律。构建FGF1、2、4、7等FGFs分子的表达载体，在细胞及动物水平观察它们调节骨修复的作用与机制。研究皮质骨生成的机制和促进修复的措施。在研究骨折修复机制的基础上，筛选联合应用生长因子、人工生物材料等综合措施促进骨折修复的方法。 （2）软骨损伤修复机制与促修复措施的研究：建立可在软骨细胞诱导表达Cre的小鼠模型。研究LPS对软骨损伤修复的影响和机制。观察HIF-1及miRNA29等分子对软骨细胞形成、肥大及凋亡的影响，以及它们对软骨损伤修复的调节作用。研究超声对软骨细胞分化、肥大及软骨修复的影响，筛选出合适的应用参数，为研制出防治创伤性关节炎、退变及促进损伤修复的超声治疗装臵提供理论基础。 （3）外周神经损伤机制及促修复措施的研究：应用基因芯片及蛋白组学等手段筛选参与外周神经修复的基因与蛋白。研究FGF9、FGFR3在坐骨神经损伤修复中的作用。建立神经再生评价动物模型，明确神经趋化性再生的分子生物学机制，研究促神经趋化再生的新方法和新技术，并评价其用于临床治疗的安全性、有效性和可行性。开展以组织细胞外基质为原料的组织工程神经支架材料的制备技术研究。 2、研究目标在深入研究全身内环境改变及FGF、HIF-1 等局部相关分子对骨、软骨及外周神经损伤修复影响的基础上，进一步明确其细胞与分子机制，为研发促进这些重要组织损伤修复与再生的分子药物、物理治疗装臵及组织工程骨、软骨与外周神经等提供理论基础。承担单位： 中国人民解放军第三军医大学、中国人民解放军总医院、上海交通大学、成都军区昆明总医院 课题负责人： 李兵仓 学术骨干： 彭 江、江基尧、潘兴华、陈 林经费比例： 12.5% （五）课题间关系 针对本项目的总体目标设置6个课题，其中课题一、二是了解严重创伤后全身内环境变化及其对局部组织修复与再生的影响，是共性问题，是影响组织修复与再生的共同基础。因为组织修复与再生并非既往所考虑的是一个局部的问题，同时也是一个受到全身影响的过程。课题三是了解创伤局部微环境改变对修复细胞，特别是干细胞的影响，也是一个共性的问题，是组织修复与再生的基础。课题四、五、六则是集中在阐明具有代表性的几种机体重要组织和器官修复与再生的关键科学问题，是项目第二个重点内容的具体体现与落脚点。皮肤、骨、软骨、神经与肺这几个器官的选择一方面是基于前期工作的基础，同时也是考虑到这些器官在严重创伤后对伤员后期康复的影响与作用。有关项目与6 个课题之间的关系详见图2。 图2 课题之间相互关系课题设置与项目总体目标的关系本项目集中在阐明“严重创伤后全身内环境变化与损伤组织局部微环境改变对组织修复与再生影响的细胞和分子机制”与“加速几种重要组织器官修复与再生关键措施的建立”两个方面。这两个方面既具有紧密的内在联系，又具有各自的重点和可实现的目标。为此，整个项目设置6个课题，其中课题一、二是共性问题，是影响组织修复与再生的共同基础。课题三也是一个共性的问题，是组织修复与再生的基础。课题四、五、六则是集中在阐明具有代表性的几种机体重要组织和器官修复与再生的关键科学问题，是项目第二个重点内容的具体体现与落脚点。最终目标是通过了解严重创伤全身和局部内外环境改变，阐明皮肤、骨、软骨、神经与肺这几个重要器官修复与再生的细胞与分子机制，建立促进这些组织和器官完美修复与再生的创新技术和方法。课题设置与本项目的五年预期目标的关系1、课题一、二、三阐明严重创伤后全身内环境改变和局部微环境变化影响机体修复与再生的细胞、分子机制，解决制约和影响组织修复与再生具有共性的关键科学问题，提出创新的理论和认识用于指导组织修复与再生的基础研究和临床治疗。2、课题四、五、六则侧重阐明严重创伤重要器官修复与再生关键的个性的科学问题，要突破影响组织修复与再生的关键技术难题，建立约10种促进重要组织和器官（包括皮肤、骨、软骨、周围神经和肺）修复与再生的创新技术和方法。四、年度计划研究内容预期目标第一年（1）建立缺血、缺氧动物模型，利用在体、离体缺血缺氧创面愈合模型、观察不同氧浓度对皮肤创面愈合的影响；（2）研究高迁移率蛋白B1(HMGB1)及Smad等在创烧伤后组织修复中表达、调控机制以及在组织修复中的作用；（3）开展体外扩增对成体多能干细胞功能的影响与安全性评价研究；开展皮肤严重创伤局部微环境对诱导表皮干细胞肌成纤维母细胞化的关键性诱导因素及表观遗传学调控机制的研究； （4）开展肺干/祖细胞分化增殖等生物学特征的研究，并对其在急性肺损伤中可能发挥的修复作用进行研究；（5）开展真皮组织三维结构与成分在创面愈合中作用的研究；系统开展不同微环境诱导成体干细胞转变为汗腺样细胞的研究；（6）研究长骨皮质骨生成的分子调控机制；开展神经再生评价动物模型的研究；开展以组织细胞外基质为原料的组织工程支架材料的制备技术研究等。（1）明确启动和促进创面愈合的最适氧浓度与时间阈值及其对创面愈合关键环节（细胞增殖、分化、迁移或归巢）的影响；（2）初步明确HMGB1等在创烧伤后多器官损害与修复过程中的地位和意义；（3）明确干细胞在受体组织器官定植后的远期效应和安全性，提出比现有技术更为敏感的干细胞体外恶性转化预警的分子标志；（4）阐明急性肺损伤后内源性肺干/祖细胞以及终末分化肺组织细胞生物学特性变化，揭示其在促进损伤肺组织结构和功能修复中的作用和地位。（5）了解组织结构改变对修复细胞是否具有“允许作用”以及明确不同程度皮肤损伤局部伤口电位的产生规律及再生汗腺的相关信号机制；（6）明确FGFR1、BMPR、LPS、NE等分子在骨、软骨损伤修复中的分子机制；了解长骨皮质骨生成的分子调控机制；明确神经趋化性再生的分子生物学机制；（7）在SCI期刊发表论文25-35篇，申报专利4-6项。第二年（1）研究缺血缺氧对创面表皮（干）细胞增殖、分化与移行的影响及其分子机制；探讨缺血缺氧对表皮（干）细胞电趋性的影响，阐明生物化学/物理因素之间可能的交互作用及其信号交汇点；（2）研究HMGB1、抗炎因子等对组织修复与再生的调节机制；开展抗炎、促自噬、抗凋亡分子的靶向设计合成及初步效果观察；（3）开展肠道严重创伤局部微环境改变对成体多能干细胞转分化的影响及其与组织器官修复和再生关系研究。开展表皮干细胞多向分化潜能的确证及其相关机制研究；（4）进一步研究内源性肺干/祖细胞迁移、分化的调控机制及其在急性肺损伤发生发展中的作用与意义；（5）研究三维结构对创面修复的调控作用；研究创面电位的产生机理；开展创面微环境改变对汗腺再生的影响及其机制研究；进一步优化汗腺再生的技术体系。（6）制备细胞外基质支架，复合种子细胞构建组织工程神经修复材料，用于骨、软骨和周围神经缺损的修复。针对本研究前一阶段产生的新成果，引入促皮质骨生成、促神经趋化再生的理念，并开展相关研究。（1）阐明缺血缺氧对创面表皮（干）细胞增殖、分化与移行的影响及其分子机制；阐明生物化学/物理因素之间可能的交互作用及其信号交汇点，并提出促进创面愈合的新措施；（2）明确抗炎细胞因子及其相关信号分子在全身炎症反应及重要器官修复中的作用；完成靶向分子的化学合成、靶向性分析和体内有效性验证；（3）了解肠道严重创伤局部微环境改变对成体多能干细胞转分化的影响机制及其对组织器官修复和再生的影响。明确表皮干细胞多向分化条件及其相关调控机制；（4）阐明肺干/祖细胞在创伤后急性肺损伤修复中的启动机制和关键调控环节，为防治创伤后急性肺损伤并发症的防治提供新思路；（5）明确三维结构对创面修复的调控作用。主要阐明皮肤损伤后内源性电信号的相关机理。系统阐明再生汗腺的发汗机制，建立汗腺再生临床移植技术和质量评价体系，包括移植细胞的数量、微环境的建立以及质量控制标准等。（6）进一步深化骨、软骨和周围神经损伤再生的分子生物学机制的认识，研发可以用于临床的新型实用技术、材料和方法；（7）在SCI期刊发表论文25-35篇，申报专利4-6项。第三年（1）研究mTOR通路对缺氧/缺氧预适应表皮（干）细胞增殖和分化的影响；研究缺血缺氧对原位心肌干细胞增殖、定向分化和迁移的影响；缺氧对血管内皮细胞增殖、分化及新生血管形成的影响；（2）观察中枢拮抗HMGB1对外周免疫功能重建和多器官障碍的改善效果；研究IL-35、IL-37对全身炎症反应致脏器损伤的可能作用，探讨其对重要器官修复的效果；（3）开展皮肤严重创伤局部微环境改变对多能干细胞分化的影响及其与组织器官修复和再生关系研究；（4）开展肺组织细胞去分化和增殖的调控机制及其在急性肺损伤发生发展中的作用与意义研究；（5）研究皮肤创伤后真皮模板对成纤维母细胞及表皮细胞表型改变的调控的效应及机制；研究再生汗腺发汗的调节机制；开展汗腺再生的临床应用；（6）构建FGF分子的腺病毒表达载体，在细胞及动物水平观察它们调节骨修复作用的基础上，表达并纯化相关蛋白，并在骨损伤中应用。进行动物实验，验证观察促皮质骨生成、促神经趋化再生新方法和新技术的可靠性。（1）初步阐明mTOR通路及其上游信号分子对缺氧/缺氧预适应表皮（干）细胞增殖和分化的调控作用；初步揭示心肌干细胞对缺血缺氧损伤心肌的修复作用；明确缺氧调节血管内皮细胞增殖、分化及新生血管形成的作用及相关分子机制；（2）从神经-内分泌-免疫反应角度寻求到可改善免疫功能和促进受损器官修复的新方法。（3）阐明多能干细胞在创伤微环境作用下参与创伤修复和发生分化的分子机制，提出关键的分子靶点；（4）揭示重获干性的终末肺组织细胞在创伤后急性肺损伤修复中的关键调控环节，为防治创伤后急性肺损伤并发症的防治理论依据；（5）初步阐明创伤后真皮模板对创面不同细胞类型的转变效应；阐明不同细胞类型转变对创面瘢痕样修复的作用；阐明再生汗腺与正常汗腺在发汗机制方面存在的差异；(6)完成几种可用于临床创伤治疗新技术的安全性、有效性和可行性评估；向有关部门提出临床新技术试用申请，并尝试新技术转化；（7）在SCI期刊发表论文35-45篇，申报专利4-6项，完成2-3区域性的国家级创伤修复与组织再生研究中心和临床治疗中心、5-6个专门用于创面治疗的示范病房的建设。第四年（1）依托基因修饰动物模型，研究严重创伤缺血缺氧对表皮干细胞、原位心肌干细胞增殖、定向分化、迁移（归巢）及对受损组织修复的影响；（2）开展前瞻性临床试验，分析HMGB1/新型抗炎细胞因子水平改变与外周血细胞免疫活性、炎症反应和并发MODS的关系；（3）研究皮肤创面微环境对毛囊等附件的功能状态及再生的影响；进一步确证骨髓清髓严重创伤微环境重编程表皮干细胞对造血重建的效应； （4）探讨急性肺损伤后局部微环境对内源性肺干/祖细胞以及终末分化细胞生物学特性的调控作用；（5）研究真皮模板对微血管形成调控效应、规律和机制；开展生物电对创面血管生成的效应与机制研究；开展皮肤及其附属器同步再生的研究；开展汗腺再生的临床应用；（6）筛选调节FGFR1、2、3的活性短肽、中药单体分子等2-4种，并观察对骨折和神经损伤修复的影响; 研究超声对软骨细胞分化、肥大及软骨修复的影响。（1）明确tMOR等信号通路在缺血缺氧条件下对皮肤以及心肌损伤修复与再生的