HIF-1α調控CSPCs歸巢分化促進體內不同環境軟骨再生的研究

《HIF-1α調控CSPCs歸巢分化促進體內不同環境軟骨再生的研究》是依託上海交通大學，由劉凱擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：HIF-1α調控CSPCs歸巢分化促進體內不同環境軟骨再生的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉凱
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

軟骨缺損修復一直是臨床多學科面臨的難題，傳統以幹細胞為主的軟骨組織工程在一定程度上實現了軟骨修復，但仍存在許多缺點。軟骨原位再生通過激活自體幹細胞遷移聚集向缺損區歸巢分化，實現軟骨原位再生，其中，CSPCs的歸巢分化對軟骨缺損的修復可能起著關鍵作用。然而，幹細胞靶向歸巢率偏低,影響了其作為幹細胞療法的效果。研究表明，HIF-1α表達增加可促進幹細胞的歸巢分化。因此，我們欲通過調節HIF-1α來控制CSPCs等幹細胞歸巢分化促進體內不同環境軟骨再生。首先，通過過表達和干擾HIF-1α的方法，研究HIF-1α表達與CSPCs等幹細胞體外遷移分化能力的關係；其次，將負載HIF-1α激活劑或拮抗劑的水凝膠植入軟骨缺損區，評價HIF-1α的表達和CSPCs等細胞歸巢、軟骨修復的關係；最後，研究原位或異位骨膜/軟骨膜和皮下軟骨再生，探索HIF-1α調控CSPCs等幹細胞歸巢在不同環境下軟骨再生的機制。

結題摘要

軟骨缺損修復一直是臨床多學科面臨的難題，傳統以幹細胞為主的軟骨組織工程在一定程度上實現了軟骨修復，但仍存在許多缺點。軟骨原位再生通過激活自體幹細胞遷移聚集向缺損區歸巢分化，實現軟骨原位再生，其中，CSPCs的歸巢分化對軟骨缺損的修復可能起著關鍵作用。然而，幹細胞靶向歸巢率偏低,影響了其作為幹細胞療法的效果。研究表明，HIF-1α 表達增加可促進幹細胞的歸巢分化。因此，我們欲通過調節 HIF-1α 來控制CSPCs 等幹細胞歸巢分化促進體內不同環境軟骨再生。 在本研究中，我們成功的分離培養了關節軟骨、耳軟骨、肋軟骨、滑膜、耳軟骨膜、肋軟骨膜中的乾/前體細胞，建立了有效的培養體系。 通過流式細胞術及三向誘導實驗證明了六種乾/前體細胞高表達幹細胞的表面標誌物（CD29、CD90），低表達造血系表面標誌物（CD34、CD45），同時能夠進行三向誘導（成脂、成骨、成軟骨）。 通過優選策略，我們確定了合適的低氧培養條件（4%氧濃度），通過RT-PCR檢測發現低氧條件下耳軟骨細胞、耳軟骨前體細胞、耳軟骨膜細胞和骨髓間充質幹細胞中HIF-1α表達均上調，而軟骨前體細胞、軟骨膜細胞及骨髓間充質幹細胞中SDF-1表達量上調，但軟骨細胞中SDF-1表達量無變化。這表明：低氧促進了HIF-1α和SDF-1基因的上調。但在敲降細胞中HIF-1α以後，細胞不易存活，實驗遇到了困難。 在調整研究方向以後，我們明確了在皮下環境中，成熟軟骨細胞來源的外泌體相較於骨髓幹細胞來源的外泌體更能穩定軟骨前體細胞所誘導成的軟骨表型，不易血管化。