msx1誘導成骨細胞逆分化用於骨組織工程的實驗研究

msx1誘導成骨細胞逆分化用於骨組織工程的實驗研究

《msx1誘導成骨細胞逆分化用於骨組織工程的實驗研究》是依託電子科技大學,由丁可擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

  • 中文名:msx1誘導成骨細胞逆分化用於骨組織工程的實驗研究
  • 依託單位:電子科技大學
  • 項目類別:青年科學基金項目
  • 項目負責人:丁可
項目摘要,結題摘要,

項目摘要

骨組織工程是修復大段骨缺損最具套用前景的治療策略之一,但現有的候選種子細胞均具有顯著缺陷從而限制其套用。有尾兩棲類通過芽基中成熟細胞“逆分化—增殖—定向再分化”途徑獲得了極強的再生能力,該再生能力的獲得與msx1基因密切相關。據此構想,通過msx1基因轉染成骨細胞可誘導其發生“譜系特異性”逆分化,獲取的成骨前體細胞在保證固有的成骨分化方向的同時,具有更強的增殖能力,從而顯著提高成骨效能。而“Tet-off”調控系統的引入則賦予了此逆分化過程很強的可控性。藉此我們可望通過一種可控的逆分化途徑獲取高效而安全的種子細胞。本研究中還將探討在上述逆分化及再分化過程中Wnt信號通路發揮的作用並嘗試揭示作用的關鍵環節。為驗證種子細胞的成骨效能,擬採用體內外系列成骨分化實驗加以評估。我們希望通過逆分化途徑為骨組織工程提供一種具有廣泛套用前景的新種子細胞來源,並初步探討其信號機制,為進一步套用奠定實驗基礎。

結題摘要

通過成熟細胞“逆分化-增殖-定向再分化”是獲取具有優秀再生能力的骨組織工程種子細胞的一項新思路。本研究將同源盒基因msx1 轉染到成骨細胞中,並且通過 “Tet-off”分子開關實現對 msx1 基因表達的特異性時空調控,旨在獲得一種安全高效的種子細胞。研究內容包括三方面:(1)轉染msx1基因誘導成骨細胞逆分化;(2)成骨細胞逆分化及再分化過程中的經典Wnt 信號機制;(3)逆分化後的成骨前體細胞用於骨組織工程的初步實驗研究。我們從綠色螢光蛋白轉基因小鼠顱骨中分離培養成骨細胞,並且通過所構建的含有“Tet-off”分子開關及目標msx1基因的慢病毒載體成功轉染該細胞,研究表明:(1)與未轉染組(non-msx1 group)相比,轉染組(msx1 group)細胞中:早期骨分化的標誌基因Runx2表達水平顯著上調而中晚期分化標誌OPN及OCN均顯著下調;細胞體積變小,核漿比例增高,溶酶體減少;增殖指數顯著增高。(2)轉染組逆分化過程中β-catenin的mRNA表達水平顯著下調而再分化過程中顯著上調,伴之成骨分化相關基因表達水平的顯著下調或上調,使用特異性拮抗劑DKK1和激動劑Wnt3α能分別拮抗或增強這一效應。(3)體外成骨分化試驗以及裸鼠體內異位成骨、顱骨缺損修復模型中,轉染組均表現出成骨能力的顯著增強。本實驗結果證明了msx1能有效的逆分化成骨細胞,該細胞在定向再分化過程中的成骨分化能力得到顯著增強,經典Wnt信號通路通過效應因子β-catenin參與了該過程的調控。本研究成果為尋找骨組織工程理想的種子細胞提供了一種新選擇,並且通過對Wnt 信號機制的研究,有助於將來直接通過信號通路調控,更為便捷的實現逆分化及再分化過程,從而為該種子細胞將來的廣泛套用奠定堅實的理論和實踐基礎。

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