北京积水潭医院获得九项国家自然科学基金项目立项资助

国家自然科学基金委员会8月18日公布了2021年度国家自然科学基金集中接收申请项目评审结果。我院共申报69项，获得立项资助9项。其中面上项目7项，青年科学基金项目2项。获得直接经费资助443万元，达到历史最好成绩。

祝贺获得资助的9名同事，科技处将继续做好组织和服务工作，再接再厉，力争下一年度申报工作再获佳绩。

获资助项目名单

项目负责人：姜春岩

项目名称：PPARɣ通过调控脂肪代谢影响肩袖损伤脂肪浸润发生发展的机制研究

项目类别：面上项目

直接经费：55万

科室：运动医学科

项目摘要

肩袖损伤是造成肩关节疼痛及功能障碍的主要疾病,其中脂肪浸润是影响肩袖损伤患者治疗预后的关键因素之一。本课题组前期研究发现过氧化物酶体增殖体激活受体γ（PPARɣ）基因在肩袖损伤脂肪浸润组织中高表达，且参与脂肪代谢过程的脂肪酸结合蛋白4（FABP4）是PPARɣ下游效应蛋白之一。因此本研究提出PPARɣ可通过调FABP4影响脂肪代谢，进一步参与肩袖损伤脂肪浸润过程。本研究拟通过构建肩袖损伤脂肪浸润体内/体外模型，并采用转染PPARɣ和FABP4过表达或干扰慢病毒载体或PPARɣ和FABP4抑制剂干预的方法，研究PPARɣ通过调控FABP4进而对细胞和组织脂肪浸润的影响，阐明PPARɣ通过调控脂肪代谢影响肩袖损伤脂肪浸润发生发展过程，明确PPARɣ/FABP4轴作为改善肩袖损伤脂肪浸润治疗靶点的应用价值，为肩袖损伤脂肪浸润临床治疗提供新的理论依据。

项目负责人：张辉

项目名称：膝关节前交叉韧带损伤后轴移现象的量化评估技术和机理研究

项目类别：面上项目

直接经费：55万

科室：运动医学科

项目摘要

轴移现象是前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament, ACL）损伤后膝关节旋转不稳定的重要临床观察指标，其严重程度不仅反映了ACL损伤后膝关节不稳定的程度，也是ACL重建预后的指示剂。目前对于对轴移现象的机理缺乏清晰的解释，而且，轴移现象的评估依靠徒手体格检查，难以量化，为轴移现象的机理研究带来困难，因此，从临床治疗的角度分析，有必要将轴移现象进行量化分析，进而探究轴移现象的机理。本研究在前期研究的基础上提出如下假说：轴移现象的发生机理不但与ACL缺损有关，同时可能与一个或者多个关节内或关节外的结构损伤有关。本研究拟采用计算机辅助的膝关节运动分析系统，记录并量化分析膝关节的轴移现象，采用膝关节标本进行切断试验，通过轴移变化探究轴移现象的形成机理；然后修复损伤的结构，验证轴移现象的发生机理，制定针对性治疗方案，提高ACL重建手术的疗效。

项目负责人：鲁谊

项目名称：基于对侧骨软骨解剖数据的人工肱骨远端假体生物力学特性研究

项目类别：面上项目

直接经费：53万

科室：运动医学科

项目摘要

人工肱骨远端假体置换是目前针对肱骨远端因骨折、骨病等原因遭到严重破坏难以重建时的治疗手段之一，但目前国际上旧有假体因非解剖的设计缺陷导致使用受到严重限制，国内则缺乏相关产品。本课题在以往国自然项目中成功验证了通过对一侧冠状突进行三维CT扫描与配准，可以解剖重建对侧肘关节的骨性结构。在此基础上我们拟在重建骨性结构的基础上，通过核磁软骨成像测量关节面的软骨分布，设计专门的软件分析方法，利用逆向工程技术设计完全符合肱骨远端骨、软骨解剖特点的个体化人工假体。通过有限元分析评估不同型号假体植入后的肘关节在不同位置时的力学稳定性、关节面的应力分布与接触面积变化，与正常关节相对比，确定最佳的假体型号。在尸体标本上进行应力试验与疲劳试验，调整完善假体的各项参数设计，验证“个体化设计的人工肱骨远端假体与正常关节具有一致的生物力学特性”这一假说，为国产化、个体化人工肱骨远端假体的研发与应用提供理论指导。

项目负责人：张清

项目名称：计算机导航骨肿瘤手术中肿瘤分割与切面规划研究

项目类别：面上项目

直接经费：64万

科室：骨肿瘤科

项目摘要

恶性骨肿瘤多发于青壮年，会对患者的运动机能造成严重损害，需及时行截骨术以阻断癌细胞扩散。随着计算机导航技术在骨外科手术中的推广，骨肿瘤手术精度得到显著提升，同时医生徒手勾勒骨肿瘤的不精确性和徒手放置切面的不科学性已成为制约骨肿瘤精准治疗的关键要素。鉴于此，本项目拟利用计算机视觉、机器学习、计算几何和生物力学分析等技术打造精准的计算机导航骨肿瘤治疗方案。首先，提出基于注意力机制和三维卷积神经网络的骨肿瘤图像分割算法，实现骨肿瘤区域的精准分割；其次，提出基于计算几何和生物力学分析的切面规划算法，实现可以保留更多骨结构且获得最佳力学强度的切面放置方案；最后，提出基于局部三维模型匹配和外科误差统计分析的术后评估方法，实现骨肿瘤手术精度的精确评估。本项目计划实现骨肿瘤图像分割自动化和骨肿瘤切面放置最优化，以提高计算机导航骨肿瘤手术的规划精度和效率，最终为骨科机器人的自动化、智能化奠定重要的理论基础。

项目负责人：白荣杰

项目名称：基于MR成像的肘关节精细解剖与损伤及修复机制研究

项目类别：面上项目

直接经费：55万

科室：放射科

项目摘要

肘关节损伤在临床上常见，以肌腱韧带损伤最常见，但早期损伤常难以发现而延误诊断和治疗，导致患者生活质量下降。因此，如何早期发现、精准诊疗是亟待解决的科学问题，而阐明肘关节精细解剖，明确损伤和修复的发生机制，对损伤的早期诊疗和功能恢复至关重要。前期研究证实，肘关节解剖结构与损伤的影像学表现密切相关。据此推测肘关节损伤和修复机制与断层解剖学、MR影像学密切相关。本项目利用MR成像技术，研究新鲜肘关节标本的正常解剖与组织学、影像学的相关性，对大体标本进行模拟损伤实验，研究损伤修复机制与生物力学、病理学、影像学的相关性，为损伤的诊断和治疗提供有价值的断层解剖学、组织学、病理学和影像学依据。研究健康志愿者MRI解剖和患者损伤修复的MRI表现与损伤修复机制的相关性，旨在早期发现细微解剖结构变化，阐明肘关节损伤和修复机制，并从分子水平无创地监测损伤修复的发生发展过程，为损伤的基础研究和临床应用奠定基础。

项目负责人：李波

项目名称：自体脂肪组织微片段模拟骨髓微环境促进骨组织工程支架血管化及成骨的作用和机制

项目类别：面上项目

直接经费：55万

科室：创伤骨科

项目摘要

大段骨缺损会造成骨与骨髓组织的严重缺失，骨缺损部位不仅失去骨的力学支撑，同时还失去了骨髓来源的血供支持和干细胞配给，导致其修复极为困难。自体脂肪组织微片段是一种新的脂肪源性活性成分提取物，富含间充质干细胞、内皮祖细胞及周细胞等多功能细胞，且很好的保留了细胞生存的微环境及其功能，具有良好的促血管形成的能力并可为骨缺损部位提供大量的干细胞配给。该研究计划将其注入多孔PLGA/TCP/BMP2复合骨仿生支架的中空部位以模拟骨髓微环境，构建骨-骨髓仿生支架。植入后，外周的骨仿生支架部分可起到力学支撑的作用并发挥良好的骨传导、骨诱导性能；而其中心的骨髓仿生部分与正常的骨髓组织对接，可促进正常骨髓组织内致密的血管网络快速长入骨-骨髓仿生支架的内部，改善支架内部的血液供应并提供大量的干细胞配给，从而进一步增强骨组织工程支架修复大段骨缺损的能力。该研究有望为解决大段骨缺损的临床难题提供新的希望和可能。

项目负责人：王任先

项目名称：肿瘤干细胞靶向响应纳米载药体系的构建及其抑制骨肉瘤转移的作用和机制研究

项目类别：面上项目

直接经费：58万

科室：研究所

项目摘要

骨肉瘤是最常见的骨原发恶性肿瘤，好发于青少年，转移是生存率低的主要原因，骨肉瘤干细胞（OSCs）在其转移侵袭中起决定性的作用，针对这一问题，根据文献及前期研究结果，本申请项目拟通过可调控的分子结构设计，构建系列新型纳米药物载体，共载肿瘤分化诱导剂ATRA和PLK1激酶抑制剂Volasertib，实现OSCs靶向递送和微环境响应，诱导OSCs分化降低其恶性程度及提高药物敏感性进而抑制骨肉瘤转移侵袭。采用材料分子合成、细胞分子生物、药物载释、骨肉瘤PDX动物模型验证等先进技术手段，研究构建载体的构效原理和载体的生物学性能；研究并阐明靶向响应性载/ATRA/Volasertib促进OSCs分化及抗骨肉瘤的作用及协同机制；探明抑制PLK1激酶活化Numb/P53信号进而抑制骨肉瘤转移的分子机制。本申请项目如成功实施将为实体肿瘤纳米药物递送载体的发展提供新的思路，并为骨肉瘤的临床治疗带来新的策略。

项目负责人：黄勇

项目名称：峡部成型术关键参数调控锥形股骨柄在PaproskyIV型骨缺损重建中的生物力学研究

项目类别：青年科学基金项目

直接经费：24万

科室：矫形骨科

项目摘要

人工髋关节翻修术Paprosky IV型股骨骨缺损重建是关节外科面临的难点。传统方式如组配锥形带脊钛（TMFT）柄下沉及术中骨折等并发症风险高。申请人前期研究发现IV型骨缺损因缺乏峡部而导致TMFT柄有效固定长度不足，进而创新性地提出峡部成型术以增强TMFT柄的固定，并在临床病例中取得了初步满意结果，且前期初步有限元仿真和力学实验也证实峡部成型术关键参数（长度和指数）可影响TFMT柄的初始稳定性。本课题拟制备股骨IV型股骨骨缺损的假骨模型，设计不同峡部成型长度和指数的生物力学实验，采用非接触式三维光学应变位移测量系统评估股骨柄的稳定性；根据力学实验结果修正前期初步的有限元模型，利用修正模型深入仿真分析的结果优化峡部成型术关键参数；探索优化参数的峡部成型术对锥形带脊钛柄的初始轴向和扭转稳定性的影响，并采用高灵敏应变片测量股骨的应力应变分布；为临床规范应用和推广峡部成型术提供指导和理论依据。

项目负责人：李春艳

项目名称：SORBS2高表达介导的细胞周期停滞参与左室心肌致密化不全心肌病的机制研究

项目类别：青年科学基金项目

直接经费：24万

科室：医学检验中心

项目摘要

左室心肌致密化不全心肌（LVNC）是一种心肌发育不良的心肌病，其特征为肌小梁过度增生，诱发心功能不全，目前机制尚不清楚。有研究表明心肌细胞周期停滞，会导致发育及致密化进程受损，从而形成LVNC。前期发现，SORBS2在LVNC疾病心肌组织中特异性升高，并SORBS2与调节细胞周期的Notch通路和14-3-3蛋白密切相关。我们假设SORBS2的高表达可以影响Notch通路活性以及14-3-3表达，继而导致细胞周期滞，从而出现LVNC。本项目通过SORBS2心肌过表达小鼠模型从两个方面来探索SORBS2在LVNC的致病机理：1）观察SORBS2心肌过表达的小鼠胚胎以及成年小鼠心脏的发育情况；2）分析SORBS2过表达小鼠心脏的心肌细胞周期相关通路的改变以及如何对细胞周期如何调控。本研究将阐明SORBS2如何介导心肌细胞周期停滞来参与LVNC的发生与发展，从而为LVNC开发新的治疗靶点。

文图丨科技处

编辑丨靳晓方 于淼

校对丨于淼