中国博士后基金申请书范例清华大学2 - 图文

申 请 资 助 项 目 情 况 名 称 中文 英文 基于细胞组装技术的高内涵药物筛选理论和方法研究 研究类别 基础研究? 应用基础? 技术开发? 国家重点项目? 省市或部门重大项目? 自选项目? 项目来源 863高技术研究项目? 国家自然科学基金项目? 研究经费 来 源 及 数 额 其它项目? 博士后日常经费0.5万元 3

项目的具体内容、预期目标及国内外在这方面研究的现状： 一、研究内容 研究将组织工程中的细胞组装技术，应用于高内涵药物筛选的理论和方法，以面向解决代谢综合症的药物高内涵筛选方法为具体目标，主要研究多细胞三维组装，脂肪干细胞培养，功能控制，生物定量检测，高内涵药物筛选应用方案等研究内容。具体如下： 1) 细胞/材料三维受控组装工艺和设备优化，研究满足机械成型、细胞结构和功能要求的，生物材料和组装结构； 2) 研究细胞/材料三维受控组装过程中不同细胞数量、位置、功能控制的理论和方法； 3) 以面向代谢综合症的高内涵药物筛选技术为具体目标，研究能量代谢系统的网络结构、调控主轴等基础理论。选择和培养构建筛选体系的细胞（脂肪干细胞）。 4) 研究三维多细胞体中和代谢紊乱有关的生理生化信息，细胞结构和功能的完整性，给出适用于高内涵筛选的无损、实时、定量检测技术和信息处理方法。 5) 应用多细胞系统对代谢综合症病理建模；针对高内涵筛选技术给出标准化的应用方案，总结和推广基于细胞组装技术的高内涵药物筛选的一系列理论和方法。 二、研究目标 立足于利用组织工程学的理论和方法，进行高内涵药物筛选技术研究。从而为组织工程开辟新的研究和应用领域，解决药物研发领域的困境。主要研究基于细胞组装技术的高内涵药物筛选理论和方法，重点在以下几个方向上有关键的突破和创新： 1) 三维多细胞系统组装技术和功能控制，给出优化的细胞组装工艺和多细胞系统功能控制的理论和方法 2) 建立适用于高内涵筛选技术的，对三维多细胞微系统生理生化信息无损、实时和定量的检测技术和数据处理方法。 3) 给出标准可行的高内涵筛选平台应用方案。总结基于细胞组装技术的高内涵药物筛选技术的一系列理论和方法 通过本项研究，在国内外核心学术刊物及重要学术会议上发表3-4篇SCI收录的论文, 申请1项发明专利。协助合作导师培养1名博士研究生和1名硕士研究生。 三、 国内外研究现状及分析 （一）组织工程学发展现状 组织工程学经过多年发展，积累了许多理论和技术。其中最先进的技术之一，便是 4 以活细胞为材料的制造技术，如：MIT的Griffith LG等人开发的细胞3D打印技术，以细胞为组装材料，打印出有活性的三维多细胞系统[2]；明尼苏达大学的Odde DJ和密歇根理工大学的Renn MJ开发的使用激光引导直写堆积细胞技术[3]。哈佛Holmlin RE项目的科学意义、学术价值、应用前景、解决什么前人尚未解决的问题并务必说明本人的创新之处及主要特色： 一、项目的科学意义、学术价值、应用前景 生命科学、信息科学与制造科学相结合，是二十一世纪科技发展的重要趋势。本课题紧跟学科发展趋势，面向解决药物研发领域的问题，进行基于细胞组装技术的高内涵药物筛选理论和方法研究。 本课题对组织工程学发展具有重要意义，利用细胞组装技术组装用于药物高内涵筛选的微生理系统，是重要创新，将为组织工程研究和应用开辟新方向，为复杂器官制造和将来系统、整体的制造积累理论和技术。 本课题在药物研究领域有广泛的应用前景，将使体外药物试验更系统、准确接近体内实验，降低药物开发成本和风险。推动21世纪威胁人类健康的主要疾病:代谢综合症的机制和药物研究。对促进我国中药现代化有特别意义。 二、解决什么前人尚未解决的问题，创新及主要特色 本项目的特色在于多学科多领域交叉，以代谢综合症药物筛选为具体切入点，研究基于细胞组装技术的高内涵药物筛选理论和方法。解决目前高通量筛选中，保持细胞结构和功能完整性这一尚未解决的问题，此外也解决了细胞组装技术研究和应用开辟新方向的问题。从理论上和应用，是思路和方法上都有一定的指导意义。 创新之处总结为以下几点： （1）立题上的创新性 本课题旨在研究基于细胞组装技术的高内涵药物筛选理论和方法，国内外未见有类似的研究报道。 （2）研究思路及方法的创新 1) 提出用组织工程学方法构建和完善高内涵药物筛选平台的概念； 2) 提出组织工程学技术构建多细胞微系统进行病理建模的概念； 3) 提出在三维体系中检测脂肪干细胞分化，脂肪细胞代谢和分泌等功能。 （3）研究手段的创新 1) 本项目首次利用多细胞三维组装技术，在体外组装能用于代谢综合症药物筛选的三维多细胞微系统。 2) 用荧光标记、激光共聚焦显微镜技术对三维多细胞微系统进行研究，实时，无损和定量检测关键生理生化因子的变化。 5

拟采用的研究方法、实验方案、技术路线： 一、研究方法: 收集国内外资料，研究组织工程、药物研发领域的问题和需求，归纳命题，提出解决途径。在申请者和课题组对药物研发、组织工程的理论研究和应用成果基础上，进行严格理论分析与技术论证，给出完善的研究方案。细胞组装采用基于离散堆积理论的细胞/材料微滴喷沉积组装的方法。组装材料以明胶和胶原为基础进行改性优化。种子细胞以脂肪干细胞为主，利用生物反应器技术大规模培养获取。对生物信息实时、无损和定量检测采用荧光标记、荧光数码成像系统、激光共聚焦显微镜和计算机图象处理等技术。最后遵循理论研究和实际应用相结合的方法，将三维多细胞微系统应用于药物高内涵筛选评价，并以应用数据验证理论和指导平台构建。整个项目采用模块化与综合集成的方法，对各个研究内容分块研究，对关键问题进行攻关，最后进行系统综合的研究。 二、实验方案 本项目在研究初期主要利用实验室现有技术和研究经验，进行理论分析和技术论证，以证明研究在理论和技术上的可行性，并随时进行修正。紧接的研究方案如下： 1) 优化多喷头细胞/材料三维组装工艺，并以成型技术为基础，设计能保证三维系统内细胞的生长和功能要求的三维结构。 2) 基于能量代谢系统基础理论，选取培养靶细胞。开始以脂肪干细胞为主，利用生物反应器对脂肪干细胞大规模培养分化。在此基础上考虑添加胰岛β细胞、内皮细胞，使微系统内细胞结构和功能更为完整。 3) 在现有组装基质材料的基础上，针对不同细胞调整材料性质，如包被胰岛β细胞的基质材料需契合细胞糖敏感性和分泌特性。 4) 细胞/材料三维受控组装，构建三维多细胞微系统。从简单到复杂，从脂肪干细胞，脂肪细胞的开始，逐渐扩增胰岛β细胞等细胞。 5) 采用酶标仪，HPLC等技术，检测代谢小分子，脂肪细胞分泌因子等浓度。然后研究适用于高内涵筛选技术的无损、实时和定量检测技术，主要采用荧光成像，激光共聚焦显微镜等技术。 6) 在三维多细胞微系统中，模拟代谢综合症的病理情况，如胰岛素抵抗，肥胖，脂肪分泌因子的分泌紊乱等。 7) 选择已知不同作用机制的药物进行实验，验证作为药物高内涵筛选的正确和可靠性。 8) 研究标准可行的HCS筛选平台应用方案，推广筛选平台，进行代谢综合症药物筛选。 6 三、技术路线 在全面分析组织工程学研究现状、药物研发困境的基础上，分析归纳，确定本项目