类器官、微组织工程

力学调控的小肠类器官工程

本课题组采用小肠类器官为研究对象，研究力学信号在器官水平的调控，同时基于机械设计，构建功能化更强的小肠类器官模型。首先，我们建立了细胞力学新技术，用于实时三维的测量组织中的单细胞性能。其次，我们研究特定的细胞物理性质，如细胞体积和分子拥挤。在分子水平，我们研究细胞的物理性质如何影响细胞内生物化学、和生物物理过程的反应速率与反应平衡，这一研究包括：信号转导（如：wnt/β-catenin pathway），相分离，以及信号体形成等。在组织层面，我们研究上述过程在细胞功能上的影响，如干细胞的自我更新，小肠类器官的重编程等。最后，我们根据力学生物学科学新发现，结合机械设计，构建功能性更强、更趋向成熟器官的类器官模型，用于组织修复、药物筛选等领域。

肿瘤脂肪组装体

乳腺癌是女性相关最普遍的癌症。肿瘤的发生和转移会极大的改变周围微环境的力学性质。脂肪细胞是乳腺基质的重要组成部分，并且被认为通过能量代谢和炎症反应与肿瘤细胞相互作用促进肿瘤的生长和转移。然而，肿瘤和脂肪通过力学的方式的相互作用确很少被提及。我们正在建立乳腺肿瘤和脂肪组织共生的模型。我们首先通过发育和干细胞技术构建乳腺肿瘤和成熟的脂肪细胞，再通过润湿阵列微芯片技术，高通量将肿瘤和脂肪细胞组装起来。该系统将被用来研究乳腺肿瘤和脂肪组织间的相互作用，其中我们重点关注二者间的力学相互作用：包括肿瘤细胞的收缩力、生长的固体应力、静水压、渗透压、以及基质的硬化。我们在该组织模型中研究力学微环境对脂肪细胞命运的调控，聚焦在相分离介导的信号通路，以及细胞核形变介导的表观遗传的改变。最终，希望该系统可以用于病理研究、药物筛选以及基于生物力的新型治疗方法的开发。

生物物理和细胞力学

Cell volume and molecular crowding

We are interested in exploring the regulatory role of cell volume and intracellular molecular crowding as a universal biophysical regulator in cells. First, we want to explore new technology to probe and control cell volume/molecular crowding; these technologies include in vivo force spectrum microscopy, combination of FRET-probe with sequencing technology, optogenetic approaches,  and microfluidics. We are interested in correlating the variations in cell volume/molecular crowding with functional gene expression, or cell functionalities, across different types of cells in one specific tissues. Then, these correlations will explained and investigated using both mathematical models and biophysical experiments on molecular level.

Signalosome in Wnt/β-catenin pathway

We are interested in mechanical behavior of Wnt/β-catenin signaling pathway, among which we are particularly interested in the signalosome formation, which involves multi-clustered LRP6, FZ, DVL, and AXIN. We are also interested in the phase separation like behavior of AXIN in the absence of Wnt ligand. 

System biology approach toward cellular phase separation

We are developing new technology to identify and screen phase separating proteins and mRNAs proteome-widely and transcriptome-widely. 

单细胞技术

Single Cell Tech

We are developing single cell -omics technology combined with functional single cell assay. For example, we simultaneously measure the ECM deposition of single cell and its corresponding transcriptome. We are aiming to combine biophysical assays with single cell -omics technology.