转基因骨髓间充质干细胞移植与组织工程皮肤的血管化

背景：组织工程化皮肤移植后常因缺乏足够的血管化而导致低灌注和缺血损伤。利用转基因技术,可将血管生成调控因子基因导入目的细胞,使其表达某些调控因子,进而利于血管生成。 目的：观察转基因骨髓间充质干细胞移植促进组织工程皮肤血管化基因治疗的可行性。 设计、时间及地点：随机对照动物实验,于2008-03/11在江西省南昌大学第一附属医院烧伤研究所完成。 材料：人骨髓间充质干细胞由试验者取自临床骨髓穿刺检查骨髓正常的患者。pShuttle-CMV/VEGF165 质粒转化大肠杆菌菌种由武汉协和医院郜勇博士惠赠。16只新西兰大白兔用于皮肤缺损模型的制作,分为基因转染骨髓间充质干细胞组、骨髓间充质干细胞组、真皮支架材料组进行移植。 方法: 采用密度梯度离心结合贴壁法分离培养人骨髓间充质干细胞,以pShuttle-CMV/VEGF165质粒转染骨髓间充质干细胞。于兔背部两侧制备2 cm×2 cm 的正方形全层皮肤缺损3个,并分别以人血管内皮细胞生长因子165转染骨髓间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、不含细胞的真皮支架材料植入全层皮肤缺损创面。 主要观察指标：观察局部组织微血管密度变化及移植物成活率。 结果：术后7 d,3组创口周围皮肤均无明显红肿及炎症反应,移植物与创面接触紧密,基因转染骨髓间充质干细胞组、骨髓间充质干细胞组可见部分真皮泛红, 真皮支架材料组不明显,术后3周创面基本愈合,基因转染骨髓间充质干细胞组创面的毛细血管密度较骨髓间充质干细胞组、真皮支架材料组明显增高(P < 0.01),14 d时3组中基因转染骨髓间充质干细胞组血管密度仍最高,但3组数据无统计学差异。术后二三周基因转染骨髓间充质干细胞组移植物成活率最高(P < 0.01)。 结论：血管内皮细胞生长因子转染骨髓间充质干细胞移植可改善和促进局部血管再生,促使新的毛细血管从创面长入移植的组织工程皮肤,从而促进组织工程皮肤的早期血管化及创面愈合。     

转染碱性成纤维细胞生长因子骨髓间充质干细胞复合小肠黏膜下层构建的组织工程皮肤

背景：研究证实,小肠黏膜下层不存在免疫原性,不会引起异种移植中常见的排斥反应,是一种比较理想的人工真皮替代物。 目的：通过基因转染的方法将碱性成纤维细胞生长因子基因转染至骨髓间充质干细胞,并复合猪小肠黏膜下层构建组织工程皮肤。 方法：日本大耳兔骨髓间充质干细胞进行体外培养扩增后,通过pCDNA3.1质粒将碱性成纤维细胞生长因子基因转染至生长状态良好的骨髓间充质干细胞,并将转染后的细胞接种于制备好的猪小肠黏膜下层上,进行体外联合培养,构建组织工程皮肤。观察细胞生长情况,流式细胞术检测骨髓间充质干细胞表型,WesternBlot检测pCDNA-bFGF真核表达载体转染兔骨髓间充质干细胞的结果,并观察组织工程皮肤的结构。 结果与结论：传代后骨髓间充质干细胞生长迅速,呈长梭形,形态良好。细胞的表面抗原CD90、CD44有阳性表达,而CD45为阴性。碱性成纤维细胞生长因子基因转染入兔骨髓基质干细胞并能稳定表达,转染后的骨髓间充质干细胞在猪小肠黏膜下层中生长良好,可体外构建组织工程皮肤。     

VEGF基因修饰兔骨髓间充质干细胞的研究**☆

背景：血管内皮生长因子的应用是组织工程组织血管化的有效手段。但是，血管内皮生长因子价格昂贵，并且半衰期非常短，很难在体内保持有效的作用浓度。故本实验将其转入组织工程的种子细胞——骨髓间充质干细胞中，使骨髓间充质干细胞能够有效地分泌血管内皮生长因子，从而达到促进血管生成的目的。 目的：探讨应用人血管内皮生长因子165进行基因修饰的可行性，为血管化组织工程组织的构建及缺血性疾病的治疗奠定实验基础。 设计：观察对比实验。 单位：吉林大学第一医院和吉林大学再生医学科学研究所。 材料：实验于2003-06/2004-08 在吉林大学再生医学科学研究所吉林大学重点实验室（生物安全实验室二级）完成。健康新西兰大耳白兔由吉林大学实验动物中心提供。4.0~5.0 月龄，体质量215~315 kg，雌雄兼用，实验过程中对动物处置均在麻醉状态、无菌条件下完成，符合动物伦理学标准。实验药品及试剂：Ham F12 培养基( GIBCO公司)，噻唑蓝(MTT) ( Sigma 公司)，pLXSN-KDRp-VEGF165 与pcDNA3.0 载体由本实验室自备, ELISA 检测试剂盒(深圳晶美生物公司)，感受态大肠杆菌DH5α、限制性内切酶BamH I、Xho I、HandIII、EcoR I 和标准DNA 分子( Promega 公司) 。 方法：分离、培养新西兰大白兔骨髓间充质干细胞。构建并鉴定pcDNA3.0-VEGF165 真核表达载体，利用脂质体介导其转染骨髓间充质干细胞，采用ELISA 方法检测转基因骨髓间充质干细胞的人血管内皮生长因子蛋白表达，MTT 法检测转基因骨髓间充质干细胞表达物对血管内皮细胞增殖活性的影响，设单纯培养骨髓间充质干细胞及pcDNA3.0 转染骨髓间充质干细胞组为对照组。 主要观察指标：①重组质粒双酶切和基因测序分析。②ABC-ELISA 法观察质粒转染后的骨髓间充质干细胞的人血管内皮细胞生长因子蛋白表达。③通过MTT 法检测人血管内皮生长因子165 基因转染骨髓间充质干细胞培养上清对血管内皮细胞增殖的影响。 结果：①构建的质粒用Hind III 和Xho I 双酶切、琼脂糖凝胶电泳鉴定结果与预期完全相同，PCR 和酶切鉴定正确后行测序鉴定，测序结果正确，证明所构建的质粒为pcDNA3.0-VEGF165 重组质粒。②ABC-ELISA 法检测结果表明，人血管内皮生长因子165 基因重组载体转染骨髓间充质干细胞后24 h，即有较高水平的人血管内皮生长因子165 蛋白表达，48 及72 h 呈下降趋势，但与对照组比较，差异显著( P < 0.05) 。③MTT 法检测人血管内皮生长因子165 基因转染骨髓间充质干细胞培养上清对血管内皮细胞增殖的影响，结果显示，含2%, 4%, 8%, 16%和32%转染人血管内皮生长因子165 基因的骨髓间充质干细胞培养上清促血管内皮细胞增殖率均高于对照组 ( P < 0.05) 。 结论：人血管内皮生长因子165基因可成功地转染至骨髓间充质干细胞中，并可进行有效地表达。     

人血管内皮生长因子165基因转染兔骨髓间充质干细胞的蛋白表达

背景：骨髓间充质干细胞是最好的组织工程种子细胞来源,含有血管内皮生长因子165(vascular endothelial growth factor 165,VEGF165)不仅对血管再生和启动成骨修复有重要意义,其持续稳定的释放还能够提高新生骨的矿化程度,增强修复组织的力学性能。 目的：观察hVEGF165基因转染的兔骨髓间充质干细胞分泌血管内皮生长因子的蛋白功能。 方法：体外分离、培养兔骨髓间充质干细胞,纯化并鉴定兔骨髓间充质干细胞;免疫荧光法检测细胞表面标志;传代培养后的骨髓间充质干细胞以pcDNA3.1-VEGF165质粒和脂质体1∶3比例的混合液转染,并分为3组：转染组应用pcDNA3.1-VEGF165转染细胞,空载体转染组应用pcDNA3.1-空载体转染,未转染组不处理。通过ELISA和Western-blot检测转染后细胞中外源性血管内皮生长因子的表达。 结果与结论：转染组与其他两组比较,VEGF165蛋白含量显著增高,差异有显著性意义(P < 0.05),但空载体转染组与未转染组之间差异无显著性意义(P > 0.05),转染组不同时间点之间VEGF165蛋白含量差异均有显著性意义(P < 0.05),hVEGF165基因转染的骨髓间充质干细胞能成功分泌VEGF165蛋白。提示采用基因转染技术可将hVEGF165基因转染到骨髓间充质干细胞中并可有效表达具有生物活性的VEGF165。     

骨髓间充质干细胞在膀胱脱细胞基质上的生长及分化***★

背景：传统方法多采用平滑肌细胞和移行上皮细胞构建组织工程膀胱，并进行支架材料的双面种植，但由于平滑肌细胞取材培养困难，且体外传代有限，双面种植较为困难。 目的：实验拟验证以骨髓间充质干细胞及膀胱脱细胞基质构建组织工程膀胱的可行性。 设计：基础实验研究。 单位：中山大学附属第二医院林百欣医学研究中心。 材料：实验于2006-03/2007-05在中山大学附属第二医院林百欣医学研究中心完成。实验室级别为卫生部部属医院开放实验室。1月龄SD大鼠，雌雄不限，体质量80~ 100g，由中山大学实验动物中心提供。新鲜猪膀胱取自南方医科大学动物实验中心。 方法：采用全骨髓培养连续贴壁法体外培养大鼠骨髓间充质干细胞，并应用流式细胞仪检测其表面抗原。采用去污剂洗涤法制备猪膀胱脱细胞基质，并测定其纯度及特性。将第3代骨髓间充质干细胞接种到膀胱脱细胞基质上，以添加25 ng/L血管内皮生长因子（VEGF165）的培养液进行体外、体内复合培养，检测其相容性。体内实验以细胞单独培养为对照，体外实验以未植入细胞的材料为对照，并模拟合适的微环境诱导骨髓间充质干细胞生长分化，分别在4，8周后取出动物体内的复合材料行组织切片检查，并进行免疫组织化学角蛋白染色，检测上皮细胞再生情况。 主要观察指标：骨髓间充质干细胞与膀胱脱细胞基质的生物相容性。 结果：①采用全骨髓法成功培养出骨髓间充质干细胞，行流式细胞仪检测细胞表面抗原显示，传代第3代细胞CD29阳性细胞为99.43%。②制备的膀胱脱细胞基质具有良好的生物特性，镜下见均质状态的基质和细丝状的胶原纤维。体内外相容性实验表明骨髓间充质干细胞与膀胱脱细胞基质具有良好的相容性，细胞生长状态良好。③4周后组织切片检查可见组织中较多炎症细胞浸润，胶原及弹性纤维排列紧密，免疫组织化学角蛋白染色见有薄层、不连续的单层上皮生长，8周后可见组织中已无明显炎症细胞浸润反应，胶原及弹性纤维排列紧密，免疫组织化学角蛋白染色见有薄层、连续的多层上皮生长。 结论：骨髓间充质干细胞与膀胱脱细胞基质具有良好的生物相容性，并且在体内与周围组织有良好的生物相容性，可以作为构建组织工程膀胱的材料。     

心脏瓣膜组织工程中理想种植细胞的来源比较

背景：现有的人工瓣膜,无论是机械瓣膜还是生物瓣膜,都存在与取材有关、无法从工艺制作方式改进解决的固有缺陷。组织工程心脏瓣膜概念的提出为解决该难题提供了新的方向。 目的：通过比较成熟分化血管内皮细胞和骨髓间充质干细胞骨的获取手段、体外增殖能力以及在脱细胞基质上的生长情况,分析何者更适合作为制备组织工程人工心脏瓣膜的种植细胞。 设计、时间及地点：单一样本观察,于2008-06/09在上海市胸科医院动物实验基地完成。 材料：用胰蛋白酶(胰酶)-EDTA、Triton X-100、DNase、RNase消化猪主动脉瓣膜获得脱细胞基质。从1只12 kg 2岁雄性杂交犬大隐静脉、股外侧动脉及肋骨骨髓获取种植细胞。 方法：用胰酶消化并收集内皮细胞,收集骨髓细胞,分别进行培养。通过贴壁法获得内皮细胞及骨髓间充质干细胞。利用内皮细胞生长因子诱导骨髓间充质干细胞向内皮细胞分化,并绘制细胞生长曲线。以抗Ⅷ因子抗体以及抗血管内皮生长因子抗体荧光染色,荧光显微镜观察。将细胞种植于脱细胞瓣膜上培养3 d后进行扫描电镜观察。 主要观察指标：①试验犬伤口愈合情况。②细胞培养、增殖情况。③骨髓来源骨髓间充质干细胞表型分析以及形态学观察。 结果：成熟血管内皮细胞体外增殖能力低下,骨髓间充质干细胞则增殖旺盛。生长曲线显示骨髓间充质干细胞的倍增时间约30 h,而成熟内皮细胞生长曲线平直。对骨髓间充质干细胞进行抗Ⅷ因子抗体以及抗VEGF抗体荧光染色,可见荧光染色阳性。扫描电镜见种植骨髓间充质干细胞的脱细胞瓣膜上散在星状细胞贴附。 结论：骨髓间充质干细胞体外增殖能力强,在内皮细胞生长因子诱导下可向内皮细胞转化,并可以生长贴附于脱细胞瓣膜,是作为组织工程人工心脏瓣膜制备的理想细胞来源。     

构建稳定表达血管内皮细胞生长因子 的人间充质干细胞

背景：血管内皮细胞生长因子可有效治疗缺血性心脏病,但其在体内难以保持持续的有效浓度。 目的：构建稳定表达血管内皮细胞生长因子的人骨髓间充质干细胞株,检测经基因转染后外源基因的表达。 设计、时间及地点：观察实验,于2006-03/2007-04在上海胸科医院完成。 材料：人骨髓间充质干细胞株、血管内皮细胞生长因子由上海市胸科医院胸部肿瘤研究所基础实验室提供。 方法：扩增血管内皮细胞生长因子片断,构建pcPGK- hVEGF 165真核表达质粒,利用脂质体介导转染人骨髓间充质干细胞,然后进行阳性细胞克隆筛选。 主要观察指标：以RT-PCR、PCR、Western Blot、 ELISA 方法检测在稳定转染了pcPGK-VEGF165-IRES-GFP的3株细胞和稳定转染pcPGK- IRES-GFP的3株细胞中,人血管内皮细胞生长因子165在人骨髓间充质干细胞中的表达情况。 结果：扩增血管内皮细胞生长因子后,成功了构建质粒 pcPGK-hVEGF165,并利用脂质体顺利转染了人骨髓间充质干细胞,并筛选出稳定表达的细胞株。RT-PCR、PCR检测结果显示,在稳定转染血管内皮细胞生长因子骨髓间充质干细胞中表达的血管内皮细胞生长因子165信使RNA明显高于对照及未转染的人骨髓间充质干细胞,Western Blot、ELISA检测结果显示,稳定转染血管内皮细胞生长因子人骨髓间充质干细胞及培养上清中的血管内皮细胞生长因子蛋白明显高于对照及未转染的人骨髓间充质干细胞。 结论：采用脂质体介导基因转移技术可将人血管内皮细胞生长因子165顺利转染人骨髓间充质干细胞中,并获得稳定表达血管内皮细胞生长因子165的细胞株。     

缺氧诱导因子1α小干扰RNA对骨髓间充质干细胞缺氧诱导因子1α、基质细胞衍生因子1α和血管内皮生长因子基因表达的影响*

背景：缺氧可以影响骨髓间充质干细胞分泌细胞因子,其机制可能是通过缺氧诱导因子1α起作用的。 目的：观察缺氧诱导因子1α RNA干扰对骨髓间充质干细胞缺氧诱导因子1α、基质细胞衍生因子1α和血管内皮生长因子基因表达的影响。 方法：贴壁法培养骨髓间充质干细胞,取第3~5代细胞用于实验,倒置显微镜下观察细胞形态,并用流式细胞仪检测其表面标志物CD34、CD44、CD90表达。将骨髓间充质干细胞分四组：常氧对照组(无干预因素)、缺氧组(缺氧24 h)、脂质体对照组(转染空载脂质体后缺氧24 h)、RNA干扰组(转染脂质体介导的RNA干扰序列后缺氧24 h)。RT-PCR法检测骨髓间充质干细胞的缺氧诱导因子1α、基质细胞衍生因子1α和血管内皮生长因子 mRNA表达水平, ELISA检测骨髓间充质干细胞培养上清缺氧诱导因子1α、基质细胞衍生因子1α和血管内皮生长因子蛋白表达水平。 结果与结论：同常氧对照组比较,缺氧组缺氧诱导因子1α、基质细胞衍生因子1 α和血管内皮生长因子基因及蛋白表达增高(P < 0.05);同脂质体对照组比较,RNA干扰组缺氧诱导因子1α、基质细胞衍生因子1α和血管内皮生长因子基因及蛋白表达降低(P < 0.05)。证实了缺氧条件可以使骨髓间充质干细胞血管内皮生长因子和基质细胞衍生因子1α的表达增加,抑制缺氧诱导因子1α的表达可以使血管内皮生长因子和基质细胞衍生因子1α的表达减少,缺氧诱导因子1α很可能是干细胞移植细胞因子分泌的调控因素。     

脂质体介导pcDNA3/hVEGF165转染骨髓基质干细胞复合冻干骨的体内成骨和血管化☆

背景：以往的研究表明血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子可以促进移植物的存活和体内生长。 目的：观察脂质体介导的pcDNA3/hVEGF165转染骨髓基质干细胞后复合冻干松质骨在体内的成骨和血管化效果。 方法：取同种异体新西兰大白兔的耾骨和股骨制备冻干骨,用脂质体将血管内皮生长因子转染入体外培养扩增新西兰大白兔骨髓基质干细胞中,使其附着于同种异体冻干松质骨。将新西兰大白兔分为3组,于兔竖脊肌分别植入单纯冻干骨、单纯骨髓间充质干细胞复合冻干骨组、转染有血管内皮生长因子的骨髓基质干细胞复合冻干松质骨。 结果与结论：植入后8周时可见到转染血管内皮细胞生长因子的骨髓基质干细胞复合冻干松质骨标本的表面有软骨和骨质形成,有成骨和破骨细胞出现,并形成类骨质,在移植骨周围组织中有大量血管形成,其他两组仅有大量纤维包裹。说明,脂质体介导的pcDNA3/hVEGF165转染后骨髓基质干细胞复合冻干骨具有较好成骨活性,优于单纯骨髓基质干细胞复合冻干松质骨和单纯冻干骨。     

低强度脉冲式超声对兔脱细胞脱钙骨基质负载关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞复合体的影响*★

背景：有关低强度脉冲式超声波促进关节软骨损伤修复的研究较多，可供选择的细胞支架亦较多，但是有关低强度脉冲式超声波的应用条件及构建出理想的组织工程软骨细胞支架尚未达到共识。 目的：构建新西兰兔同种异体脱细胞脱钙骨基质负载关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞的复合体，给予一定条件的低强度脉冲式超声波刺激，以探讨脱细胞脱钙骨基质作为组织工程软骨支架的可行性和低强度脉冲式超声波刺激对关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞的促进作用。 设计、时间及地点：多个样本观察，实验于2009-05/08在解放军第二军医大学生物医学工程研究所完成。 材料：应用新型改良Urist法制备兔脱细胞脱钙骨基质。采用机械粉碎结合酶消化法获取兔关节软骨细胞；采用全骨髓漂洗法分离出骨髓间充质干细胞并加以纯化，进行体外单层培养扩增。 方法：按与脱细胞脱钙骨基质复合的细胞成分不同及是否应用低强度脉冲式超声波刺激不同分为4组：软骨细胞组、骨髓间充质干细胞组、复合细胞组：脱细胞脱钙骨基质分别与软骨细胞、骨髓间充质干细胞、软骨细胞/骨髓间充质干细胞复合，未进行低强度脉冲式超声波刺激。超声组：将脱细胞脱钙骨基质与软骨细胞/骨髓间充质干细胞复合，第2天进行低强度脉冲式超声波刺激，刺激频率1.0 MHz、瞬时空间强度10 mW/cm2，20 min/d。 主要观察指标：①平面培养第2代关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞行免疫组织化学检测。②新型改良Urist法制备的脱细胞脱钙骨基质行苏木精-伊红染色。③于细胞-支架复合第21天行Ⅱ型胶原的免疫组织化学检测。 结果：①平面培养第2代关节软骨细胞行Ⅱ型胶原免疫组织化学染色，可见细胞形态为多角形、星形、圆形，有伪足伸出，胞质内容丰富，胞浆明显呈棕黄色，胞核为圆形。②平面培养第2代骨髓间充质干细胞的CD34免疫组织化学染色呈阴性，CD44及CD105免疫组织化学染色呈阳性。③新型改良Urist法制备的兔脱细胞脱钙骨基质内未见明显的细胞样结构，空隙大小均匀。④复合第21天后，骨髓间充质干细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阴性，软骨细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色弱阳性，复合细胞组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性，超声组的Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈强阳性。 结论：①第1~3代关节软骨细胞及骨髓间充质干细胞与原代细胞的生物学性能相似。②在脱细胞脱钙骨基质内，软骨细胞和骨髓间充质干细胞可以保持较高的增殖能力。③10 mW/cm2的低强度脉冲式超声波不影响骨髓间充质干细胞活性，并且能够加速其向关节软骨细胞分化，但未发现有明显促进细胞增殖的作用。 关键词：组织工程；软骨细胞；骨髓间充质干细胞；脱细胞脱钙骨基质；低强度脉冲式超声波 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.47.002