Cell Sheet在异体骨修复骨缺损中的应用及机制研究

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骨缺损的治疗一直是骨科的难题和研究热点。异体骨移植治疗骨缺损是一种常用的方法。然而,同自体骨相比,理化处理的异体骨有一些缺点:异体骨没有足够的形成新生骨组织的干细胞;异体骨没有促进成骨的生长因子;异体骨没有可以提供骨营养成分必要的血管。因此,如若可以提供同自体骨一样包含干细胞、生长因子和新生血管的生成,即可促进异体骨移植治疗骨缺损的修复效果。本论文根据骨修复的需求,我们希望通过靶向Notch信号通路调控骨髓间充质干细胞(BMSC)的增殖、定向分化,并形成Cell Sheet作为组织工程骨膜,联合PTH促进骨缺损的修复。同时,进一步进行了人诱导多能干细胞(hiPSC)替代BMSC作为组织工程细胞形成Cell Sheet修复骨缺损的前期基础研究。本课题旨在提高异体骨修复骨缺损的效果,主要分为两部分:第一部分,靶向间充质干细胞Notch通路形成Cell Sheet联合PTH促进异体骨修复骨缺损的作用及机制研究。本部分,我们体外短时间靶向激活hBMSC Notch信号通路,构建包被Cell Sheet的异体骨。研究靶向hBMSC Notch信号通路形成的Cell Sheet联合PTH促进异体骨修复骨缺损的作用及机理。第二部分是人诱导的多功能干细胞(hiPSC)Cell Sheet用于骨缺损修复的前期基础研究。我们体外转染获取hiPSC,鉴定其特定标记物,并培养成Cell Sheet。并且通过体内、外实验验证hiPSC-MSC成软骨和成骨细胞分化的能力。体内、外实验结果表明靶向hBMSC的Notch信号通路形成的Cell Sheet,通过加强软骨的生成、成骨作用和血管的生成促进异体骨修复骨缺损。PTH可以通过增加hBMSC的CFU数量,hBMSC的成骨和成软骨分化,增强血管的生成和破骨细胞的活性加速骨痂的重塑等一系列作用促进异体骨修复骨缺损。同时,人诱导的多功能干细胞(hiPSC)具有向成骨细胞和软骨细胞分化的潜能,是潜在的种子细胞来源,利用其构建Cell Sheet促进骨缺损的修复。我们利用组织工程概念,将hBMSC、异体骨和生长因子结合,同时利用信号通路的转导,通过体外短时靶向Notch配体Jagged1激活hBMSC Notch通路,培养成Cell Sheet,结果证明此方法联合PTH可以促进异体骨修复骨缺损。为骨缺损修复的研究及治疗提供了崭新的思路和方法。同时,通过体内、外实验证明人诱导多能干细胞(hiPSC)可以替代hBMSC作为组织工程细胞,形成Cell Sheet,为其用于骨缺损修复的治疗奠定了前期的基础研究。
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