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肌腱韧带损伤占运动损伤的50%,但其自我修复能力差,严重影响患者的生活质量,是骨科和运动医学治疗中公认的难题。目前,临床上对肌腱损伤的治疗手段主要包括理疗、手术缝合以及组织移植,然而修复后肌腱的组织形态和功能特性与正常肌腱相差甚远,且力学性能差,伴随肌腱粘连、疤痕组织形成。因此,肌腱再生修复新手段亟待开发。近年,随着干细胞与组织工程的发展,组织修复进入了再生的新阶段。然而,肌腱组织工程应用仍需要解决三个关键问题:1)明确促进干细胞向肌腱系分化的物理环境;2)找到体外种子细胞表型维持及肌腱系分化的调控手段;3)构建生物诱导活性的三维支架。因此,本论文针对待解决问题,以诱导多能干细胞为模型,开展了成体系的研究,旨在促进肌腱修复和再生。本研究发现:(1)程序性替换基质物理特性能将诱导多能干细胞分阶段定向分化为肌腱细胞。体外将iPSCs从MEF饲养层转移到光滑平面可以诱导iPSC分化为间充质干细胞样多能细胞(iPSC-MSCs),该细胞在克隆形成、三系分化和表面标志物方面与MSCs极为类似。随后,将iPSC-MSCs种植在平行纳米支架上可成功被诱导向肌腱细胞分化,表达肌腱特异性基因。进一步分析发现平行支架可以通过integrin介导的力学通路促进iPSC-MSCs体外肌腱系分化并抑制其骨系分化。大鼠原位跟腱修复实验证明平行纳米支架复合iPSC-MSCs构建的组织工程肌腱对肌腱损伤修复具有促进作用。(2)在追踪肌腱干细胞体外培养表型丢失的过程中发现肌腱干细胞体外培养存在连续的去分化和失功能过程,组蛋白去乙酰化在此过程中发挥了作用。在P3及以前通过HDAC(histonedeacetylase)抑制剂TSA或VPA可以显著逆转Sex表达并维持肌腱干细胞的表型和功能,且此效果通过提高细胞中组蛋白乙酰化水平及抑制HDAC1/3表达起作用。(3)结合以上结果构建HDAC小分子抑制剂修饰的平行纤维支架,发现该复合支架可协同调控细胞组蛋白乙酰化水平,促进肌腱干细胞腱系分化与成熟,促进肌腱再生。本研究的成果和发现为肌腱组织工程的种子细胞来源、质量和诱导性生物材料提供了新的理论依据和技术手段,为肌腱损伤治疗提供了新的种子细胞和支架。