胰岛素样生长因子1基因转染骨髓基质干细胞治疗裸鼠骨缺损

摘要

背景:众多的研究已证实胰岛素样生长因子1在成骨细胞的增殖、分化、基质合成中发挥重要的调控作用,并参与调节骨改建及修复的一系列过程。目的:观察人胰岛素样生长因子1基因修饰的骨髓基质干细胞对骨损伤修复的促进作用及能否构建出具有良好生物学活性的组织工程人工骨,提高骨缺损修复质量。设计、时间及地点:对比观察,实验于2004-03/2005-05在苏州大学实验动物中心完成。材料:体外将胰岛素样生长因子1基因通过反转录病毒转入骨组织工程种子细胞骨髓基质干细胞,并与具有良好生物学活性的脱钙骨基质材料复合。方法:BalB/C裸鼠15只制备颅骨8mm缺损模型,随机数字表法分为3组,每组5只。胰岛素样生长因子1转染细胞组和空载体细胞组将两种不同植入物脱钙骨基质/胰岛素样生长因子1转染细胞和脱钙骨基质/空载体细胞分别植入颅骨缺损部位,空白对照组仅造模,不进行任何干预。造模后4周处死动物,取出颅骨进行组织学观察。主要观察指标:①反转录-聚合酶链反应检测转染细胞胰岛素样生长因子1mRNA的表达。同时收集转染后细胞上清,用蛋白免疫印迹检测重组胰岛素样生长因子1的表达。②扫描电镜观察细胞/基质材料复合物共培养3,6d后的生长情况。③颅骨缺损模型大体观察。④苏木精-伊红染色观察造模后4周各组颅骨缺损的修复情况。结果:①经反转录-聚合酶链反应及蛋白免疫印迹检测,胰岛素样生长因子1基因修饰的骨髓基质干细胞中有胰岛素样生长因子1mRNA及蛋白的表达。②扫描电镜观察转染细胞与脱钙骨基质共培养3d时胰岛素样生长因子1转染细胞组脱钙骨基质材料表面已有大量细胞黏附并向深部空隙长入;6d时脱钙骨基质表面黏附的细胞处已分泌出大量胶原纤维;而空载体细胞组各时间点黏附细胞数和胶原纤维产生量则均较少。③造模后4周各组植入物周围均无明显炎症反应,胰岛素样生长因子1转染细胞组植入物与颅骨缺损结合紧密;而空载体细胞组植入物可推动;空白对照组骨缺损处无新骨形成。④苏木精-伊红染色可见胰岛素样生长因子1转染细胞组植入物与颅骨缺损结合紧密,骨折缺损区有新骨及血管形成;空载体细胞组骨缺损区新骨形成较少;空白对照组缺损未见修复。结论:胰岛素样生长因子1转染的骨髓基质干细胞/脱钙骨基质复合物具有较好的骨缺损修复功能。