转基因同种异体组织工程软骨修复兔膝关节全层缺损

摘要

目的:观察转人胰岛素样生长因子Ⅰ基因同种异体组织工程软骨对兔膝关节软骨全层缺损的修复作用.方法:实验于2004-08/2005-08在军事兽医研究所病毒室及长春生物制品研究所实验室完成.①取出生28 d新西兰白兔的关节软骨,采用机械分离及Ⅱ型胶原酶消化法获得分离的兔软骨细胞,用单层培养扩增.②用脂质体法使胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染兔关节软骨细胞.③以经过转染的兔关节软骨细胞作为种子细胞,牛Ⅰ型胶原作为支架,体外构建转基因同种异体组织工程软骨.④5个月龄的新西兰白兔80只制备关节软骨缺损模型,分别移植入不同组别的移植物:空白对照组、单纯支架组、单纯软骨细胞附和支架组、经过转染的软骨细胞附和支架组、自体软骨移植组,分别于术后4,8,16,24周处死各组动物4只取材,观察兔膝关节软骨全层缺损的修复情况.结果:①G418培养液筛选结果:通过G418对于兔关节软骨细胞的最小致死剂量的测定得出,G418对软骨细胞的最小致死剂量为0.4g/L.转染后软骨细胞经0.4g/L G418筛选,2周后得到抗G418的阳性细胞克隆,而未转染细胞在含G418的培养液中逐渐全部死亡,初步证明人胰岛素样生长因子Ⅰ基因的转染成功.②原位杂交检测结果:转染软骨细胞胞浆中有氯化镍紫蓝色颗粒阳性杂交信号说明有人胰岛素样生长因子Ⅰ mRNA的表达;未转染细胞则未见阳性信号.③免疫组织化学检测结果:在转染的软骨细胞胞浆中有棕黄色颗粒样阳性信号,说明有Ⅱ型胶原蛋白表达,证明稳定表达人胰岛素样生长因子Ⅰ的转染软骨细胞保持Ⅱ型胶原的表达.④软骨缺损修复后的组织学评价结果:在试验所观察的24周内,软骨基本稳定,而且转胰岛素样生长因子Ⅰ基因组织工程软骨显示出强烈的软骨基质分泌能力.转胰岛素样生长因子Ⅰ基因的同种异体组织工程软骨对软骨缺损的修复效果明显优于空白对照组和单纯软骨细胞附和支架组[空白对照组、单纯支架组、单纯软骨细胞附和支架组、经过转染的软骨细胞附和支架组、自体软骨移植组修复软骨的组织学评分:术后4周为(12.00±0.79),(11.00±0.81),(8.10±0.90),(5.80±1.03),(5.20±0.46)分;术后8周为(10.20± 0.96),(10.10±1.19),(7.10±1.34),(4.90±1.15),(4.00±0.58)分;术后16周为(8.00±1.24),(8.50±1.79),(5.20±1.88),(4.00±1.82),(2.00±1.96)分;术后24周为(7.00±0.90),(6.50±2.13),(4.30±2.00),(3.00±2.13),(1.20±0.78)分,P＜0.05].结论:人胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染兔关节软骨细胞后可以在细胞中表达,而且转胰岛素样生长因子Ⅰ基因的同种异体组织工程软骨对兔关节软骨全层缺损的修复效果明显.为进一步转基因组织工程软骨实验提供了依据.