间充质干细胞及基因转移方法促进新骨生成和大节段骨缺损的修复

目的构建含人骨形态蛋白-2(BMP-2)基因的重组腺病毒,并转染入间充质干细胞,诱导其向骨细胞分化,从而生成新骨并修复骨缺损。方法用重组腺病毒作为载体,将人BMP-2基因转染入小鼠胚胎间充质干细胞,Western blot检测BMP-2蛋白的分泌表达。观察重组腺病毒Adv-BMP-2转染后小鼠间充质干细胞的增殖变化,并进行碱性磷酸酶活性、钙化结节形成和细胞中成骨相关蛋白mRNA转录水平等细胞分化的指征检定。将Adv-BMP-2转染后的小鼠间充质干细胞注入裸鼠右侧大腿四头肌内,观察新骨生成情况。将重组腺病毒Adv-BMP-2转染的大鼠骨髓间充质干细胞用于大鼠大节段骨缺损的修复,并对植入的骨髓间充质干细胞进行跟踪观察。结果Western blot分析表明,重组腺病毒Adv-BMP-2转染的细胞可分泌表达BMP-2蛋白。转染后的小鼠间充质干细胞的增殖速度与重组腺病毒Adv-BMP-2的转染量呈剂量相关。Adv-BMP-2转染的干细胞碱性磷酸酶上升,并在体外形成钙结节,同时,成骨相关蛋白Osteopontin、Osteocalcin、Bone sialoprotein及Collagenα1(I)的mRNA水平也上升。用Adv-BMP-2转染的间充质干细胞能在裸鼠的大腿肌肉内形成发育成熟的新骨,转染的自体性骨髓间充质干细胞能有效修复大鼠大节段股骨缺损。在免疫抑制剂FK506的支持下,Adv-BMP-2转染的同种异体骨髓间充质干细胞也能修复大鼠的大节段骨缺损。没有FK506支持下的Adv-BMP-2转染的同种异体骨髓间充质干细胞及重组腺病毒Adv-β-gal转染的骨髓间充质干细胞则不能在体内形成新骨。植入骨缺损部位的骨髓间充质干细胞能直接参与骨缺损的修复,且有向全身其他组织器官迁移的趋势,但生存期较短。结论用腺病毒介导的BMP-2基因转染入间充质干细胞能有效诱导干细胞向骨细胞分化,生成新骨并修复骨缺损。

New Bone Formation: Human Bone Morphogenetic Protein-2 Gene Transfer Induces Mesenchymal Progenitor Cell Differentiation