事故、感染和癌症等引起的骨缺损严重影响人们的生活。虽然骨组织工程为骨缺损的治疗带来了巨大的希望，但在临床中仍存在诸多骨缺损无法修复完全。基于支架的基因疗法通过在基因水平调控细胞内目的蛋白的表达促进骨再生，能够克服由细胞因子和生长因子等蛋白治疗所引起的局限，而编码骨相关蛋白的信使RNA(message RNA,mRNA)具有能直接在细胞质发挥相关功能的独特优势，为骨再生提供了一种有应用前景的方法。研究证实预成骨分化后的间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)细胞质中与成骨相关的mRNA高表达，且其表达水平随着MSCs诱导分化时间的不同而改变。本文拟提取经过诱导成骨分化不同天数MSCs中的骨诱导mRNA(Osteoinductive-mRNA,Oi-mRNA)，检测Oi-mRNA对MSCs成骨分化的影响。进一步将Oi-mRNA负载到基质刚度为0.67±0.14MPa的脱钙骨基质(Demineralized bone matrix,DBM)支架中，探究经过Oi-mRNA修饰的DBM(Oi-mRNA/DBM)支架对骨再生的影响。本文主要研究内容和结果如下：
　　(1)分别提取诱导成骨分化1d、3d、7d、14d和21d MSCs中的mRNA(分别记为Oi1-mRNA、Oi3-mRNA、Oi7-mRNA、Oi14-mRNA和Oi21-mRNA)转染MSCs，检测其对MSCs成骨分化的影响。结果显示，诱导不同时间来源的Oi-mRNA对MSCs的活性无明显影响。Oi1-mRNA、Oi3-mRNA和Oi21-mRNA对MSCs成骨分化无显著性的影响，Oi7-mRNA在MSCs成骨分化早期(7d)能促进碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase,ALP)的表达，而Oi14-mRNA在MSCs成骨分化中期(14d)和后期(21d)能显著促进MSCs的钙沉积和细胞外基质的分泌。
　　(2)选择Oi7-mRNA和Oi14-mRNA分别与DBM支架复合，形成Oi7-mRNA/DBM和Oi14-mRNA/DBM支架，再培养MSCs7d、14d和21d。ALP染色结果表明Oi7-mRNA/DBM支架能显著促进MSCs中ALP的表达(7d)，组织学化学染色分析结果均显示Oi14-mRNA/DBM支架能显著促进MSCs细胞外基质分泌、胶原的形成以及成骨标志物骨钙素(Osteocalcin,OC)和骨桥蛋白(Osteopontin,OPN)的表达(14d和21d)。
　　(3)建立大鼠颅骨缺损模型，将DBM和Oi14-mRNA/DBM支架分别植入大鼠颅骨缺损1个月、2个月和3个月之后通过微计算机断层扫描(Micro computed tomography,μ-CT)和组织学染色检测复合支架的骨再生能力。实验结果均证实Oi14-mRNA/DBM支架较DBM支架能显著促进体内细胞的浸润以及骨缺损的修复。
　　综上所述，本文考察了来源于MSCs成骨分化不同阶段的mRNA对MSCs成骨分化的影响，发现MSCs成骨分化中期来源的mRNA(Oi14-mRNA)能显著促进MSCs成骨分化，Oi14-mRNA修饰的DBM支架能够显著促进MSCs的成骨分化(体外)和骨缺损的修复(体内)。本文设计的负载有编码成骨诱导性蛋白mRNA的DBM支架有望为骨再生提供一种有力的工具。