研究課題3：膠原結構-功能納米尺度調節異常干擾力穩態并介導肺纖維化

研究背景：

肺纖維化是世界范圍內的常見病，隨著年齡的增加發病率也逐漸增高。胞外基質變硬會激活下游力學敏感通路，涉及到進行性肺纖維化過程。但是，胞外基質病理性改變導致的力穩態失調在此疾病發生中的作用尚不清楚。

研究思路：

胞外基質含量的增加和結構的改變可能與肺纖維化的發生有關。對特發性纖維化肺組織進行多尺度生物力學和生物學分析，提示胞外基質與肺纖維化之間的關系。

研究方法：

1、采集人肺樣本。

2、原子力顯微鏡檢測肺組織及膠原纖維剛度。

3、RTqPCR檢測基因表達。

4、二次諧波成像，觀察樣本中膠原分布。

5、原位分析氨基氧化酶活性（Langton et al., 2013）。

6、體外肺纖維化三維建模，利用Cellscale microsquisher進行平板壓縮測試（圖1）；分析交聯度；組化染色；電鏡觀察。

圖1 平板壓縮實驗測試體外肺纖維化三維模型。

結論：

膠原交聯過程的翻譯后調控失調（而非膠原濃度的增加）導致組織變硬。從納米尺度上來看，膠原纖維結構和功能發生了異常，剛度增加，溶脹率下降，直徑減少。在肺纖維化的半活體和動物模型中，共抑制賴氨酸氧化酶LOXL2和LOXL3可恢復正常膠原原纖維生成，降低組織剛度，改善肺功能。在人肺纖維化中膠原結構的改變是異常胞外基質的重要決定因素，抑制pyridinoline交聯可維持力穩態，限制進行性纖維化過程中胞外基質的自我維持效應。

1]馬克G瓊斯，奧雷斯蒂斯，詹姆斯JW羅伯茨，克里倫，維多利亞J眼淚，露西曹，凱蒂爾問，大衛E聰明，亞歷山德拉·邦芬蒂，彼得*，多爾蒂，切斯特賴，本斯廷*，布，蘇菲五弗萊徹，本·馬歇爾，桑杰喬蓋，克里斯托弗J布雷列頓，塞琳娜切，克里斯蒂安奧滕斯米爾，杰克高爾布，馬哈詹，法布爾，巴斯卡，沃爾夫岡，盧卡里切迪，凱瑟琳馬奧雷利，菲利普蒙克，菲利普瑟納和唐娜戴維斯。膠原結構-功能的納米級失調破壞了機械穩態并介導肺纖維化。生命。2018; 7: e36354. [2]蘭頓AK，格里菲斯C，謝拉特MJ，沃森RE。2013.老化皮膚中結構蛋白的交聯：一種檢測胺氧化酶活性的原位檢測方法。