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大面积骨缺损是临床上包括骨科、口腔颌面外科及整形外科领域的一大难题。骨形成蛋白一2(BMP一2)是众多调控成骨细胞分化最重要的生理性介导因子之一，也是经FDA认证可以用于临床治疗的蛋白质，但是BMP一2体内应用容易降解，治疗有效浓度难以控制，目前的骨移植和替代物移植治疗均有一定局限，而exvivo基因治疗可以解决这些问题。皮肤成纤维细胞因为易于获得，数量大，易扩增及参与骨折自然愈合过程等原因被我们作为携带BMP一2基因的基因递送细胞。
我们首先用逆转录病毒载体系统将BMP一2转入人皮肤成纤维细胞(HDFs)，通过RT-PCR和BMP一2免疫组化法在mRNA水平和蛋白水平均能检测到BMP一2在HDFs有效表达；通过化学荧光和染色法检测发现早期成骨表型ALP升高；体外培养细胞经β—GP，Dx等诱导培养28d后ELISA检测到晚期成骨表型OCN分泌逐渐增加；茜素红染色发现矿化结节增多。表明成纤维细胞经BMP一2修饰在体外能分化为成骨细胞。
然后我们将逆转录病毒转导BMP一2修饰的异种人皮肤成纤维细胞注射入裸鼠肌肉，注射后6周X线检测发现有异位骨形成，组织学检测发现HDFs能表达BMP-2并通过软骨内成骨方式成骨，这些细胞经alu原位杂交显示为人源性；将BMP-2修饰的同种F344大鼠皮肤成纤维细胞(FDFs)移植到异体F344大鼠颅骨缺损部位，10周后BMP-2侧有近72％缺损面积被修复，而空载体侧只有17％修复；将BMP-2修饰的自体同基因型皮肤成纤维细胞(SDFs)移植入SD大鼠颅骨缺损后10周，BMP-2修复面积明显大于对照侧，但是比同种异体细胞移植差异小。表明BMP-2基因修饰的成纤维细胞在体内能促进骨缺损的愈合。同时发现逆转录病毒载体在体内有成瘤的可能。
同期进行的非病毒载体介导的BMP-2基因治疗由于转染效率低，时间短，体外成骨表型弱，体内不能成骨；而I型胶原蛋白α2(COLlA2)基因增强子和启动子能使转基因表达增强，并具有成纤维细胞特异性，因此本研究将COL1A2增强子、启动子(简称细胞特异性元件)及BMP-2基因导入pcDNA3质粒中构建pcDNA3-CEP-BMP-2，用脂质体法转入HDFs，将血管内皮细胞(VEC)作为对照，RT-PCR检测发现转染含细胞特异性元件的pcDNA3-CEP-BMP-2在HDFs造成BMP-2表达高于pcDNA3-BMP-2，而VEC的BMP-2表达不增高，ELISA在蛋白水平证实这一结果；通过上述方法检测发现转染含细胞特异性元件的pcDNA3-CEP-BMP-2后，HDFs碱性磷酸酶活性、骨钙素的分泌和矿化能力高于pcDNA3-BMP-2，将含细胞特异性元件的pcDNA3-CEP-BMP-2转染的HDFs注射入裸鼠体内8周后能形成骨，而pcDNA3-BMP-2只能形成软骨。
本研究证明，通过逆转录病毒载体系统和成纤维细胞特异表达的新型非病毒载体转导BMP-2基因的成纤维细胞能促进骨缺损修复，但是逆转录病毒转导BMP-2的能力高于成纤维细胞特异表达的载体。此项研究将为局部基因治疗骨修复的临床应用提供新的思路和解决方法。