以海藻酸盐及异种骨复合技术制备组织工程化骨及体内成骨(英文)

背景:海藻酸有相对温和的凝胶条件与良好的生物相容性,已广泛应用于生物组织工程.目的:采用海藻酸钠凝胶复合异种骨的方法,构建骨组织工程载体,观察载体中细胞的生物性能及体内成骨能力.方法:取2只2周龄新西兰兔的骨髓,以1 ×10~(-8)mol/L重组人骨形态发生蛋白2诱导骨髓间充质干细胞.取诱导后第2代骨髓间充质干细胞接种于1%海藻酸钠凝胶中,培养4 d苏木精-伊红染色观察凝胶中细胞形态.将第2代骨髓间充质干细胞分为单纯DMEM凝胶组和含1%海藻酸钠的DMEM凝胶组,分别培养7 d后行骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色观察.取24只裸鼠,随机分为2组,于两侧股部肌袋中分别植入骨髓间充质干细胞,海藻酸钠凝胶/牛松质骨复合体作为实验组,骨髓间充质干细胞,牛松质骨复合体作为对照组.术后2,4周后组织学观察复合体成骨情况,图像分析系统分析各组成骨或软骨的面积百分比.结果与结论:海藻酸钠凝胶中骨髓间充质干细胞形态饱满,细胞悬浮于凝胶中,可见细胞分裂和核分裂相.单纯DMEM凝胶组和含1%海藻酸钠的DMEM凝胶组免疫组织化学观察,细胞分裂增殖正常,伸出多种形态的突起,胞核大,核仁清晰.单纯DMEM凝胶组和含1%海藻酸钠的DMEM凝胶组的骨形态发生蛋白2表达阳性率差异无显著性意义(P>0.05).扫描电镜观察海藻酸钠凝胶均匀地复合于牛松质骨微孔中,不同平面均有细胞生长.动物实验显示术后2,4周实验组和对照组的成骨或软骨的面积百分比差异有显著性意义(P<0.05).提示以海藻酸钠凝胶,牛松质骨构建骨组织工程载体,合乎组织工程载体的超结构原理,能最大限度地承载细胞,生物性能好,对骨髓间充质干细胞增殖和成骨表型及相关的生物性能无不良影响,在体内成骨效率较高.     

骨髓基质细胞 /藻酸盐凝胶构建新型载体的可行性

目的探讨以去抗原异体骨复合骨髓基质细胞/藻酸盐凝胶构建一种细胞复合物的可行性.方法将新西兰白兔的骨髓细胞培养,以骨髓基质细胞/藻酸盐凝胶复合去抗原异种骨,通过倒置显微镜及扫描电镜观察细胞的生长和分泌.结果该复合物中骨髓基质复合良好,可见生长和基质分泌.结论该复合物可作为一种良好的骨组织工程载体.     

新型海藻酸盐水凝胶真皮支架材料的制备及其表征

背景:海藻酸钠水凝胶具有与真皮基质成分蛋白多糖类似的结构,是较为理想的成纤维细胞培养材料,但以往制备海藻酸钠水凝胶大部分都是以CaCl2为交联剂,这一体系存在严重不足。目的:利用碳化二亚胺作为催化剂、乙二胺作为交联剂制备新型海藻酸盐水凝胶支架材料,并对其性能进行表征,探讨其作为组织工程支架材料的可行性。设计、时间及地点:形态学描述及自身对照实验,于2005-10/2006-10在中山大学附属第一医院骨科实验室完成。材料:自制乙二胺溶液,碳化二亚胺和海藻酸钠购自Sigma公司。方法:利用碳化二亚胺作为催化剂、乙二胺作为交联剂,采用共价交联及冻干法制备新型海藻酸盐水凝胶支架,对照为用传统交联剂CaCl2制备的样品。主要观察指标:观察海藻酸钠的理想反应浓度;用扫描电镜观察藻酸盐组织工程支架的微观结构,排液法测定其孔隙率及含水量;并观察其体外降解规律。结果:成功制备了海藻酸盐水凝胶真皮支架,该支架材料的海藻酸钠理想反应浓度为2%,其含水量为(95.32±1.24)%,孔隙率为(85.55±0.98)%,均高于对照材料;2周后海藻酸盐水凝胶的体外降解率为(12.26±2.25)%。结论:新型海藻酸盐组织工程真皮支架克服了传统以钙离子作为交联剂的诸多缺点,其吸水性、孔隙率、降解性能满足真皮支架材料的物理性能所需,能够做为成纤维细胞的三维培养系统。     

可注射性材料藻酸钠体外培养幼猪关节软骨细胞及形成组织工程化软骨的能力

目的:观察以藻酸钠为载体体外培养幼猪关节软骨细胞的增殖及形成工程化软骨的能力;评价藻酸钠凝胶作为培养软骨细胞载体的可行性。方法:实验于2003-10/2004-03在中山大学附属第二医院实验中心完成。取3个月龄小型猪膝关节软骨,酶消化法得到高纯度软骨细胞,体外培养3代后与藻酸钠混合,调节软骨细胞密度为5×109L-1,接种于96孔培养板中,每孔接种50μL,25g/L氯化钙溶液凝胶化10min后,DMEM培养基加体积分数为0.1的胎牛血清于96孔培养板中培养。4周后取材观察,行苏木精-伊红染色、Masson染色及免疫组织化学分析,观察软骨细胞形态,Ⅱ型胶原表达及成软骨能力。结果:①单层培养的软骨细胞呈多角形,细胞浆内表达Ⅱ型胶原;藻酸钠与软骨细胞复合后,藻酸钠凝胶材料与透明软骨细胞之间嵌合好。②苏木精-伊红染色见幼猪软骨细胞在海藻酸钠中增殖成株状或岛状;Masson染色见类似软骨陷窝之间胶原被染成绿色,可见细胞周围胶原分泌;免疫组织化学染色见细胞岛及其周围基质呈橘红色,细胞分泌Ⅱ型胶原较多。结论:幼猪软骨细胞在藻酸钠中可良好生长增殖,幼猪软骨细胞和藻酸钠复合可在体外成功构建组织工程化软骨。     

脂肪干细胞三维生长骨组织工程复合体的构建

背景：组织工程支架是模仿细胞赖以生长代谢的细胞外基质而构建的支架和环境,其选择、制备以及种子细胞的选择是骨组织工程领域中的一项十分重要的课题.目的：利用几丁质凝胶/异种骨构建脂肪干细胞三维生长环境,并对其相容性进行研究.方法：从出生8d新西兰大白兔腹股沟获取脂肪组织,提取脂肪干细胞.脂肪干细胞经过体外成骨诱导分化后,种植于几丁质凝胶/异种骨,构建新型骨组织工程复合体,并将其设为细胞/几丁质凝胶/异种骨组;将脂肪干细胞直接种植于异种骨,构成脂肪干细胞/异种骨复合体作为细胞/异种骨组,单独异种骨为空白组.体外诱导2周后进行电镜扫描,观察细胞与支架的复合情况.结果与结论：镜扫描观察显示几丁质凝胶充分渗透于支架的空隙内,形成一个细胞的三维生长环境,使原本只能在材料上贴壁生长的脂肪干细胞能够在三维的环境中生长,为细胞外基质的再生提供足够的空间.几丁质凝胶/异种骨悬浮诱导后的脂肪干细胞,承载了更多的细胞,减少了细胞在载体中的流失,是一种较好的骨组织工程载体.     

可注射藻酸盐支架与人骨髓基质干细胞的体外复合培养

背景:目前可注射组织工程骨的研究主要限于动物实验,若人骨髓基质干细胞与藻酸盐生物相容性良好,可注射组织工程骨将是极具前途的临床治疗手段。目的:体外观察人骨髓基质干细胞与可注射支架藻酸钙凝胶的生物相容性。方法:实验组将第2代人骨髓基质干细胞与藻酸钙凝胶复合培养,对照组单纯接种骨髓基质干细胞。倒置相差显微镜、扫描电镜观察各组细胞形态及增殖情况,MTT法半定量检测细胞增殖情况。结果与结论:倒置显微镜下见实验组细胞生长良好,与对照组无明显差异。扫描电镜见骨髓基质干细胞在藻酸钙表面贴附、增殖良好,第6天时细胞已跨越微孔表面或向孔内生长。MTT法显示与对照组相比,实验组细胞增殖能力不受影响。结果初步表明藻酸钙与人骨髓基质干细胞体外生物相容性较好。     

复合骨髓基质细胞的藻酸钙凝珠体外培养特征

背景载体材料是种子细胞生长微环境的重要组成部分,有实验进行了软骨细胞在藻酸钙凝胶载体中的长期体外培养.目的观察骨髓基质细胞复合藻酸钠形成的藻酸钙凝珠体外培养扩增后其细胞活力、组织形态学和细胞超微结构的变化.设计单一样本观察.单位郑州大学骨科研究所,上海第二医科大学骨科实验室.材料实验于2001-09/2002-03在上海第二医科大学骨科实验室完成.4～6周龄新西兰大白兔8只用于骨髓基质细胞提取.方法取白兔8只,麻醉后,用肝素预处理过的16号穿刺针于股骨第3转子下抽取骨髓1.0～2.0 mL,用于骨髓基质细胞培养,传代培养的骨髓基质细胞;制备藻酸钠溶液;藻酸钠复合骨髓基质细胞形成藻酸钙凝珠,细胞密度为1×109 L-1,体外培养4周.①骨髓基质细胞活力观察采用锥虫蓝染色,倒置相差镜下观察.②骨髓基质细胞组织学检测采用甲苯胺蓝染色.③骨髓基质细胞超微结构观察采用透射电镜检查.主要观察指标①骨髓基质细胞活力.②骨髓基质细胞组织学观察.③骨髓基质细胞超微结构观察.结果①骨髓基质细胞活力倒置相差显微镜下可见细胞为圆形,大小不一,部分细胞呈团状分布,胞核清楚,个别为双核细胞,几乎无蓝染细胞.②骨髓基质细胞组织学观察结果细胞与材料均匀混合,材料无着色;细胞均匀着色,大小不一,核大浆少,个别为双核或多核细胞,可见细胞分裂相;细胞结构完整、轮廓清楚,周围有少量的异染性反应.③骨髓基质细胞超微结构结构正常,无线粒体肿大及核糖体脱颗粒现象发生;胞核完整,形态幼稚且较大,呈圆形、椭圆形或不规则形,可见双核.结论①复合骨髓基质细胞的藻酸钙凝珠亲水性好,营养物质易于渗透,适合细胞生长、增殖.②骨髓基质细胞增生分裂能力活跃,通过体外培养,使体内骨髓基质细胞实现数目扩增是可行的.③藻酸钙复合骨髓基质细胞用于组织工程方法修复骨软骨缺损具有可行性.     

复合骨髓基质细胞的藻酸钙凝珠体外培养特征

背景：载体材料是种子细胞生长微环境的重要组成部分，有实验进行了软骨细胞在藻酸钙凝胶载体中的长期体外培养。目的：观察骨髓基质细胞复合藻酸钠形成的藻酸钙凝珠体外培养扩增后其细胞活力、组织形态学和细胞超微结构的变化。设计：单一样本观察。单位：郑州大学骨科研究所，上海第二医科大学骨科实验室。材料：实验于2001—09／2002—03在上海第二医科大学骨科实验室完成。4～6周龄新西兰大白兔8只用于骨髓基质细胞提取。方法：取白兔8只，麻醉后，用肝素预处理过的16号穿刺针于股骨第3转子下抽取骨髓1．0～2．0mL，用于骨髓基质细胞培养，传代培养的骨髓基质细胞；制备藻酸钠溶液；藻酸钠复合骨髓基质细胞形成藻酸钙凝珠，细胞密度为1&;#215;10^9L^-1，体外培养4周。①骨髓基质细胞活力观察采用锥虫蓝染色，倒置相差镜下观察。②骨髓基质细胞组织学检测采用甲苯胺蓝染色。③骨髓基质细胞超微结构观察采用透射电镜检查。主要观察指标：①骨髓基质细胞活力。②骨髓基质细胞组织学观察。③骨髓基质细胞超微结构观察。结果：①骨髓基质细胞活力：倒置相差显微镜下可见细胞为圆形，大小不一，部分细胞呈团状分布，胞核清楚，个别为双核细胞，几乎无蓝染细胞。②骨髓基质细胞组织学观察结果：细胞与材料均匀混合，材料无着色；细胞均匀着色，大小不一，核大浆少，个别为双核或多核细胞，可见细胞分裂相；细胞结构完整、轮廓清楚，周围有少量的异染性反应。③骨髓基质细胞超微结构：结构正常，无线粒体肿大及核糖体脱颗粒现象发生；胞核完整，形态幼稚且较大，呈圆形、椭圆形或不规则形，可见双核。结论：①复合骨髓基质细胞的藻酸钙凝珠亲水性好，营养物质易于渗透，适合细胞生长、增殖。②骨髓基质细胞增生分裂能力活跃，通过体外培养，使体内骨髓基质细胞实现数目扩增是可行的。③藻酸钙复合骨髓基质细胞用于组织工程方法修复骨软骨缺损具有可行性。     

海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料与兔骨髓基质干细胞的体外细胞相容性

背景：采用仿生学原理，利用海藻酸钙、纳米羟基磷灰石及胶原按一定比例复合，制成一种可注射、可任意塑形且具有良好骨传导、骨诱导性的组织工程骨，其应用在微创外科技术中，具有组织损伤小、不破坏修复区血供、操作简便易行等优点。目的：验证海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料与兔骨髓基质干细胞的相容性。设计、时间及地点：对比观察实验，于2008-02／05在南方医科大学珠江医院中心实验室完成。材料：2周龄健康新西兰大白兔用于骨髓基质干细胞的分离培养。海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料由清华大学材料系研制提供，孔隙率90％，孔径50～200μm。方法：选取生长良好的第5代兔骨髓基质干细胞与海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料体外复合培养。主要观察指标：共培养5d后倒置显微镜下观察细胞在材料表面、孔隙内的生长情况，扫描电镜下观察细胞在材料上附着情况。细胞和支架共培养后CCK-8法测定细胞活性。结果：骨髓基质干细胞能在海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料上良好地黏附、增殖、生长，细胞活性未受到海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料的影响。结论：海藻酸钙纳米羟基磷灰石胶原复合材料与兔骨髓基质干细胞有良好的细胞相容性。     

海藻酸钠载体中成年兔关节软骨细胞生长情况

目的:软骨细胞单层培养条件下增殖较快,但极易失分化,在生物载体材料构成的立体环境中培养,则能较好的维持表型。实验以海藻酸钠为载体,观察兔关节软骨细表型及增殖情况。方法:实验于2005-09/2006-12在山西医科大学第二医院骨科实验室完成。①实验动物和材料:6月龄新西兰大白兔24只,雌雄各半。实验过程中对动物处置符合动物伦理学要求。海藻酸钠由青岛明月海藻公司提供。②实验方法:以培养液配制的0.4% Pronease酶、0.025%Ⅱ型胶原酶顺序消化兔软骨分离细胞,以4×109 L-1海藻酸钠的浓度制成细胞悬液。③实验评估:倒置显微镜观察细胞在海藻酸钠中的形态及增殖情况,检测细胞收获效率和存活率。苏木精-伊红染色和AB-PAS染色观察软骨细胞的生长情况及评价软骨分泌胶原的情况。免疫组织化学定性观察Ⅱ型胶原的含量变化及有无Ⅰ型胶原的产生。Alcian blue染色法测定细胞盘中蛋白多糖的含量变化。结果:①软骨经两步酶消化软骨基质逐步解离和降解,细胞被完全分离,消化分离的软骨细胞总数达到5×106,细胞成活率达95.5%。②软骨细胞与海藻酸钠复合后体外培养,细胞生长旺盛、增殖活跃,增殖成株状或岛状,株状细胞团周围有类似的软骨陷窝形成,细胞排列密集,核圆形。③Ⅱ型胶原免疫组化和AB-PAS染色均呈阳性,细胞盘中蛋白多糖含量随培养时间延长逐渐增加。结论:海藻酸钠凝胶能与软骨细胞完全嵌合,是一种良好的软骨组织工程材料。     

纤维蛋白胶与异种骨复合支架中立体培养的免骨髓基质细胞

背景:单一的支架材料往往具有一些自身难以克服的缺点,拟构建一种具有较多优越性的复合支架,希望能够解决种子细胞与支架材料黏附的问题.目的:应用纤维蛋白胶、异种无机骨构建骨组织工程复合支架材料,探讨兔骨髓基质细胞在这种复合支架材料中立体培养情况.设计、时间及地点:观察实验,于2007-11/2008-03在吉林大学中日联谊医院骨科研究室、天津理工大学机械工程学院完成.材料:纤维蛋白原与凝血酶按比例制备纤维蛋白胶,牛松质骨经去脂去蛋白等无机化处理后与纤维蚩自胶复合,制成复合骨支架材料.方法:将兔骨髓基质细胞作为种子细胞进行传代培养,收集后在纤维蛋白胶、异种无机骨构成的复合支架中进行立体培养.主要观察指标:采用相差显微镜、透射电子显微镜等手段观察骨髓基质细胞在纤维蛋白胶中的生长状况.结果:相差显微镜下观察见骨髓基质细胞均匀分布于复合支架中,具有良好活性,细胞不断增殖、分化,培养4周骨髓基质细胞形成密集立体网状.透射电子显微镜下见复合支架中培养4周的基质细胞内细胞器结构完整,局部有细突起,胞质内可见线粒体,核糖体,粗面内质网.结论:在纤维蚩白胶与异种无机骨构建的复合支架中骨髓基质细胞具有良好活性,可迅速扩增生长.     

纳米壳聚糖-胶原纤维支架的生物相容性

背景:新型仿生纳米壳聚糖-胶原支架在纳米水平上与细胞外基质结构相似,其是否可促进骨髓间充质干细胞的黏附及生长,并显示良好的相容性?目的:评价新型纳米壳聚糖-胶原支架与SD大鼠骨髓基质干细胞的体外相容性.设计:单一样本观察.单位:暨南大学附属第一医院骨科.材料:实验于2007-03/2007-07在暨南大学附属第一医院实验中心完成.选取10只4周龄雌性SD大鼠,SPF级,体质量200 g,由广东省实验动物中心提供(许可证号为SCXK(粤)2003-0002).实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.纳米壳聚糖-胶原纤维支架由理工学院生物材料研究室提供.方法:①分离培养SD大鼠骨髓基质干细胞,流式细胞分析法对细胞表面抗原进行检测.②聚电解质共凝聚技术制作纳米壳聚糖-胶原纤维支架.③取生长良好的P3代,与纳米壳聚糖-胶原纤维支架体外联合诱导培养,以单纯纳米壳聚糖支架材料为对照,通过细胞贴壁率、生长曲线、细胞活力及周期、扫描电镜观察综合评价材料与细胞的相容性. 主要观察指标:①骨髓间充质干细胞分离培养后进行流式细胞表面抗原标志鉴定.②纳米材料及细胞复合2,4,8 d后扫描电镜观察细胞与材料相容情况.③细胞对材料黏附率的测定.④细胞与材料复合5 d检测细胞周期及活力.结果:①细胞表面抗原标志检测结果:CD29表达为90.86%,CD106表达为73.38%,CD44表达为82.61%,CD34表达为0.76%,CD45表达为0.60%.②细胞与材料相容情况:扫描电镜可见纳米壳聚糖-胶原纤维支架为多孔的三维立体结构,材料内部形成大小不一的大孔和互连的小孔,彼此相互交通.应用质量法测得的孔隙率为85%～90%,孔径为50～300 μm,平均150 μm.骨髓基质干细胞复合到纳米壳聚糖-胶原纤维支架后2 d,细胞呈球形散在分布;4 d后细胞呈梭形,延展爬行且有伪足与材料表面锚靠;8 d时细胞增殖,相互间融合,并有大量的细胞外基质分泌,大部分材料颗粒被覆盖.③细胞对材料黏附率:细胞-支架复合物共培养2及6 h,骨髓基质干细胞在纳米壳聚糖-胶原纤维支架的黏附率均高于单纯纳米壳聚糖支架.④纳米壳聚糖-胶原纤维支架与单纯纳米壳聚糖支架的细胞、细胞周期特点比较:纳米壳聚糖-胶原纤维支架细胞活力为96.67%,细胞周期G0-G1为90.81%,G2-M为0.52%,S为8.66%,G2/G1为1.81.单纯纳米壳聚糖支架细胞活力为95.27%,细胞周期G0-G1为87.14%,G2-M为9.69%,S为4.16%,G2/G1为1.80.结论:纳米壳聚糖-胶原支架与骨髓基质干细胞有良好的组织相容性,可用来做组织工程生物材料.     

物理联合化学或化学方法处理去抗原异种松质骨支架与骨髓间充质干细胞的细胞相容性

背景：研究证明去抗原异种松质骨支架具有良好的理化性能和三维立体多孔结构,但应用于临床还需要考虑其安全性和生物相容性。目的：比较物理联合化学及化学方法处理去抗原异种松质骨支架与羊骨髓间充质干细胞的细胞相容性。方法：用梯度密度离心法分离培养羊骨髓间充质干细胞,四甲基偶氮唑盐比色法检测物理联合化学及化学方法处理去抗原异种松质骨支架材料对骨髓间充质干细胞增殖的影响。取第3代骨髓间充质干细胞,接种在两种支架上共同培养,倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞在两种支架材料上的形态、黏附、生长和增殖情况。结果与结论：物理联合化学组细胞毒性为0或1级,细胞能在材料上良好地黏附、增殖、生长,细胞活性未受到支架材料的影响。化学组细胞毒性为3级,细胞在材料上生长受到抑制,支架孔隙内无细胞黏附。提示经过物理联合化学处理的去抗原异种松质骨支架材料与羊骨髓间充质干细胞具有良好的生物相容性;单纯经过化学处理的支架材料生物相容性较差,不符合生物材料安全性标准。     

Industrial approach in developing an advanced therapy product for bone repair

Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent cells with therapeutic applications. The aim of our work was to develop an advanced therapy product for bone repair, associating autologous human adipose‐derived MSCs (ASCs) with human bone allograft (TBF; Phoenix^®). We drew up specifications that studied: (a) the influence of tissue collection procedures (elective liposuction or non‐invasive resection) and patient age on cell number and function; (b) monolayer cell culture conditions and osteodifferentiation and particularly the possibility of reducing stages of culture; and (c) the bone construct preparation and especially the comparison between two types of cells seeded on bone allograft (number of cultured processed lipoaspirate (PLA) cells and monolayer‐expanded ASCs) and cultured for 1, 2 and 3 weeks. The results showed that tissue harvesting techniques and patient age did not affect PLA cell number and ASC cloning efficiency. PLA cells can be directly osteodifferentiated (instead of culturing them in expansion medium first and then differentiating them) and these cells were able to mineralize when they were cultured in an osteogenic medium containing calcium chloride. PLA cells directly seeded on bone allograft for a minimum of 3 weeks of culture in this osteogenic medium expressed osteocalcin and colonized the matrix better than monolayer‐expanded ASCs. This work detailed the specifications of a pharmaceutical laboratory to develop an advanced therapy product and this current approach is promising for bone repair. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

体外团状培养系统中Ad-hTGF-β1诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞的分化

背景:组织工程技术的发展给修复关节软骨缺损带来了希望,最近的比较研究证实骨髓间充质干细胞是修复全层软骨缺损的最佳细胞源.目的:在体外团状培养系统中,以Ad-hTGF-β1诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞定向分化,并对分化后的细胞进行鉴定.设计、时间及地点:以细胞为对象的重复观察测量实验,于2007-06/2008-01在解放军第三军医大学新桥医院中心实验室完成.材料:2月龄日本大耳白兔由解放军第三军医大学实验动物中心提供.方法:兔骨髓间充质干细胞体外分离培养扩增,Ad-hTGF-β1转染后,在团状培养系统中培养.通过组织学、免疫组化及反转录-聚合酶链反应方法检测其成软骨分化.主要观察指标:组织学染色观察细胞形态改变,免疫组化方法及反转录-聚合酶链反应检测蛋白多糖和Ⅱ型胶原的表达.结果:组织学染色显示,诱导后细胞呈软骨细胞样形态.免疫组化方法及反转录-聚合酶链反应结果显示,诱导后的细胞表达蛋白多糖和Ⅱ型胶原.结论:骨髓间充质干细胞经Ad-hTGF-β1诱导后在团状培养系统中可分化为软骨细胞.     

碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2诱导分化兔骨髓间充质干细胞

背景:骨髓间充质干细胞依赖特定的生长和分化因子能分化为骨、软骨、脂肪等不同组织。人重组骨形态发生蛋白2有明显的骨诱导作用,能诱导未分化的骨髓间充质干细胞不可逆地形成骨与软骨,并最终导致新骨生成;碱性成纤维生长因子亦参与调控骨髓间充质干细胞的软骨与骨的分化。目的:观察碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2对兔骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响,以便寻求合适的骨形成诱导方法以代替常规的成骨培养体系。设计:随机对照实验。单位:解放军第四军医大学唐都医院骨肿瘤研究所。材料:培养的兔骨髓间充质干细胞。方法:实验于2004-06/12在第四军医大学唐都医院骨肿瘤研究所暨全军骨科中心完成。①体外培养的兔骨髓间充质干细胞分别经3种不同的生长因子(100μg/L人重组骨形态发生蛋白2,100μg/L碱性成纤维生长因子,100μg/L人重组骨形态发生蛋白2加100μg/L碱性成纤维生长因子)和成骨培养体系处理。②其增殖和分化通过四甲基偶氮唑盐比色法,碱性磷酸酶、骨钙素检测和钙结节VonKossa染色观察。主要观察指标:通过检测增殖率和碱性磷酸酶活性比较不同生长因子对兔骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响。结果:①人重组骨形态发生蛋白2能促进兔骨髓间充质干细胞的增殖和分化,特别是其分化。②碱性成纤维生长因子能刺激兔骨髓间充质干细胞的增殖,与对照组相比,细胞增值率提高近100%;虽然对兔骨髓间充质干细胞分化无明显影响,但其能促进人重组骨形态发生蛋白2对兔骨髓间充质干细胞分化。结论:碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2是兔骨髓间充质干细胞有效的分化因子,两者在体外都能促进兔骨髓间充质干细胞的增殖和分化。碱性成纤维生长因子和人重组骨形态发生蛋白2能协同作用加速骨诱导及骨形成,可以用作分化骨组织工程中的种子细胞。     

地塞米松诱导联合骨形成蛋白2基因修饰兔骨髓间质干细胞的成骨转化

背景:骨髓间质干细胞在地塞米松等骨诱导剂的作用下能够向成骨细胞分化;同时骨形成蛋白2在骨修复过程中促进细胞增殖分化和基质分泌,在体内外均可诱导骨形成,以上二者联合应用可能会产生一定的协同效应.目的:分析体外经地塞米松诱导是否能增强骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间质干细胞的成骨转化能力.设计:随机化配对设计.单位:解放军第四军医大学西京医院.材料:实验于2004-02/2004-08在解放军第四军医大学全军骨肿瘤研究所完成.选用2月龄新西兰白兔20只,由解放军第四军医大学实验动物中心提供(许可证号:军动管字第2005C00117号).室温、常湿,正常喂食.双侧取材,左侧肢体来源骨髓间质干细胞为地塞米松诱导组,右侧为对照组(未经诱导).方法:将地塞米松诱导组和对照组兔骨髓间质干细胞分别转导含有人骨形成蛋白2基因的复制缺陷重组腺病毒Ad-BMP-2后,以反转录-聚合酶链反应和免疫组化方法检测细胞中骨形成蛋白2的表达情况.观察骨髓间质干细胞的生长情况,并应用碱性磷酸酶检测试剂盒及骨钙素放免试剂盒测定Ad-BMP-2转导5 d后两组骨髓间质干细胞的碱性磷酸酶活性和骨钙素含量.主要观察指标:①骨髓间质干细胞中骨形成蛋白2的表达情况.②骨髓间质干细胞的形态学变化.③骨髓间质干细胞中碱性磷酸酶活性和骨钙素含量.结果:①转导后骨形成蛋白2基因在地塞米松诱导组和对照组兔骨髓间质干细胞中均有表达.②骨髓间质干细胞经地塞米松成骨诱导后形态较不规则,呈三角形、多角形改变,较基础培养基培养细胞生长缓慢.基因转导后细胞形态无明显改变.③转基因5 d后,地塞米松诱导组骨髓间质干细胞培养上清中碱性磷酸酶活性高于对照组[(134.36±8.84,104.02±7.83) nkat/L(t =3.350 6,P＜0.01,n =20)];地塞米松诱导组骨髓间质干细胞骨钙素分泌量高于对照组[(14.68±0.73,6.52±1.21) μg/L(t =3.568 2,P＜0.01,n =20)].结论:转基因前的地塞米松诱导能够促进骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间质干细胞增殖和成骨转化.     

聚乳酸/聚己内酯生物可降解人工骨复合骨形态发生蛋白2基因转染骨髓基质干细胞修复骨缺损的血管化过程

学术背景:组织工程骨植入体内后,再血管化是关系其能否充分发挥成骨作用,有效修复骨缺损的关键环节.目的:评价经骨形成蛋白2基因修饰的骨髓间充质干细胞复合聚乳酸/聚己内酯人工骨修复兔桡骨缺损的血管化过程,观察骨形成蛋白2基因对促进移植骨血管化的影响.设计:随机对照动物实验.单位:实验于2005-01/12在中国医科大学中心实验室完成.材料:聚乳酸/聚己内酯生物可降解材料块由中国科学院长春应用化学研究所提供,孔隙直径150～250 μm,孔隙率90%以上;实验动物为3月龄新西兰大耳白兔60只.方法:60只新西兰大耳白兔双侧桡骨中段制成1.5cm骨缺损模型,随机分为4组,每组15只(30侧),植入经不同处理的人工骨.①AD-BMP-2组:转染骨形成蛋白2基因的细胞 聚乳酸/聚己内酯.②对照基因组:转染β-半乳糖酐酶基因的细胞 聚乳酸/聚己内酯.③未转染组:未转染细胞 聚乳酸/聚己内酯.④单纯聚乳酸/聚己内酯组:植入单纯聚乳酸/聚己内酯支架.主要观察指标:于术后4,8和12周行X射线片观察新骨形成情况,立体显微镜观察微血管分布,苏木精-伊红染色观察微血管与骨形成关系,透射电镜观察成骨细胞和血管内皮细胞间的联系,并行血管内皮生长因子表达检测及微血管计数.结果:①AD-BMP-2组术后4周时见移植骨内片状成骨影,有较多新生血管长入,支架孔隙内充满软骨痂,功能活跃的成骨细胞围绕微血管生长,血管内皮生长因子表达及微血管数均明显高于其他各组;术后8周时移植骨内成骨逐渐增多,微血管迂曲扩张并相互连接,软骨痂转变为小梁骨;术后12周时皮质骨连续,髓腔再通,微血管呈规则地纵向排列.②对照基因组和未转染组成骨能力较弱,血管再生缓慢,12周时骨缺损得到初步修复,微血管沿新生骨小梁孔隙分布.③单纯聚乳酸/聚己内酯组各时间点新生血管少见,术后12周时骨端硬化,缺损区被纤维组织填充.结论:骨形成蛋白2基因转染可通过上调血管内皮生长因子表达,间接诱导移植骨血管化,促进种子细胞的成活,加速新骨形成.     

无细胞接触条件下成人骨髓间充质干细胞培养上清对异体淋巴细胞增殖的负调控作用

背景:成人骨髓间充质干细胞对异体淋巴细胞增殖具有负调控作用的理论已公认,但证实其具体机制的资料有限。目的:在无细胞接触的条件下,观察成人骨髓间充质干细胞培养上清对异体淋巴细胞增殖的负调控效果。设计、时间及地点:细胞学体外观察,于2005-10/2007-12在解放军兰州军区兰州总医院完成。材料:骨髓标本来源于行异基因造血干细胞移植的健康供者,外周血来源于健康志愿者。方法:无菌条件下采集成人骨髓,Percoll 贴壁法体外分离培养骨髓间充质干细胞。取新鲜肝素抗凝的外周血,Ficoll法分离出淋巴单个核细胞,调整浓度为2×109L-1,分别取100μL淋巴细胞悬液,置入96孔板中,设立4组:培养上清组加入培养3d的骨髓间充质干细胞培养上清,100μL/孔;培养上清 植物血凝素组在前组基础上加入1g/L植物血凝素5μL;空白对照组加入含体积分数0.1胎牛血清的LG-DMEM培养液100μL;植物血凝素组在空白对照组基础上加入1g/L植物血凝素5μL。置37℃、体积分数为0.05的CO2饱和湿度孵箱中培养3d。主要观察指标:骨髓间充质干细胞培养上清对异体淋巴细胞增殖转化的影响。结果:与空白对照组和植物血凝素组比较,加入骨髓间充质干细胞培养上清后淋巴细胞增殖活性明显下降(P<0.05),其增殖转化抑制率为9.00%。与培养上清组比较,在有植物血凝素刺激的情况下,淋巴细胞增殖活性进一步下降(P<0.01),其增殖转化抑制率达20.91%。结论:成人骨髓间充质干细胞培养上清能够抑制异体淋巴细胞增殖转化,且在外源性刺激源植物血凝素存在的情况下,其抑制效果明显增强,提示其负调控作用至少是部分通过分泌可溶性细胞因子而间接对淋巴细胞产生抑制的。