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疾病或者意外事故引起的骨缺损是一种常见的疾病,由于患者年龄、全身状况或者缺损部位、大小等因素的影响,很多骨缺损不能够自然愈合,进而影响患者的生活质量。能够主动参与骨愈合的自体骨移植,异体或者异种骨移植是治疗骨缺损的经典方法,但受限于来源较少或者免疫排斥。结合了生物支架、细胞因子和种子细胞的组织工程骨也能够主动参与成骨且来源广泛,这为骨缺损的治疗带来了新的希望,在组织工程骨中能够主动参与修复的种子细胞处于核心地位。其中,来源广泛、获取较易、增殖能力强、能够多向分化的脂肪干细胞受到的关注越来越多,但脂肪干细胞(ASCs)成骨分化能力相对骨髓间充质干细胞(BMSCs)较弱且具有向成脂方向分化的倾向。为了更好地将ASCs用于骨缺损的治疗,我们探索通过既能够促进成骨细胞方向分化又能够抑制破骨细胞方向分化,且在ASCs中表达明显减少的Sema3A来提升ASCs成骨。为此我们制作了Sema3A基因的慢病毒载体,并使用了流式细胞术、q-PCR、Western blot验证了其在ASCs内的过表达效果,通过成骨、成脂诱导分化和定量以及分化过程中成骨、成脂相关基因表达的q-PCR检测分析其对ASCs分化的调节作用,也使用了CCK-8和Tranwell小室研究了Sema3A对ASCs增殖和迁移的影响。为了进一步明确Sema3A的作用,我们制作了生物相容性好的多孔PLGA支架并与Sema3A修饰后的ASCs复合,电镜下观察了ASCs PLGA支架复合体的表面形态。然后制作了Sprague Dawley(SD)大鼠的颅骨极限骨缺损模型并植入了ASCs PLGA支架复合体,经过一段时间的愈合后取出颅骨样本,Micro-CT和组织学方法对骨缺损区进行了扫描、重建、骨参数的定量、组织切片和染色以评价骨缺损的愈合情况。最后我们还通过免疫荧光、q-PCR和Topflash/Fopflash实验探索了与Sema3A和干细胞成骨、成脂分化调节密切相关的Wnt/β-catenin信号通路的激活情况,以找到Sema3A调节ASCs分化的可能机制。通过实验我们明确了修饰后的ASCs内Sema3A基因的高效表达,获得了成骨分化能力得到增强同时成脂分化能力得到抑制的ASCs。在诱导分化过程中,Sema3A修饰的ASCs成骨相关基因表达明显增强,而成脂相关基因表达也明显受到抑制,同时Sema3A提升了ASCs的迁移能力而并没有影响到其增殖。制作的PLGA支架在电镜下呈现多孔结构,ASCs在支架表面黏附和伸展良好。移植到骨缺损区并经过一段时间的愈合后检测发现,接受Sema3A修饰ASCs的骨缺损较接受普通ASCs的骨缺损缺损面积明显减小,组织学切片也证实了Sema3A修饰ASCs组更好的骨缺损愈合。最后多向检测显示在Sema3A修饰后的ASCs内Wnt/β-catenin信号通路激活增强。因此,在ASCs内过表达受到抑制的Sema3A基因可以明显地提升其成骨分化能力和迁移能力同时抑制其成脂分化,但不会影响其增殖。结合PLGA支架,Sema3A修饰的ASCs能够很好地满足大鼠颅骨极限骨缺损修复的需要。Sema3A的这种调节ASCs分化促成骨作用可能与激活了Wnt/β-catenin信号通路有关。