地区：上海市 宝山区
关键词：桂林医学院
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002042
成果描述：
| 椎间盘退行性变的共同表现是髓核细胞数量减少、功能降低和间质中胶原蛋白Ⅱ、蛋白聚糖减少。单独移植MSCs或NPCs不能同时解决中长期细胞和间质两方面的问题。该研究拟设计hTGF-β1转染的MSCs和hBMP-2转染的NPCs联合移植重建髓核；早期局部高效表达的细胞因子激活两种细胞增殖并合成基质，利用细胞直接接触诱导MSCs向NPCs分化；后期依靠增殖的NPCs和MSCs分化的类髓核细胞合成基质成分。以期两种细胞优势互补，达到长期修复髓核的目的。采用激光共聚焦显微镜、流式细胞仪、蛋白质质谱分析等技术，结合细胞连接阻断实验研究不同分组两种细胞及其基质中hBMP-2和hTGFβ1含量与细胞表型差异间的关系；探寻两种细胞间可能存在的其他信号分子和相互刺激诱导的分子机制；MRI、组织学、生物力学观察动物模型髓核重建的生物学效果。为临床细胞学治疗椎间盘退变提供实验依据，为微创治疗椎间盘退变提供新的思路。椎间盘退变始发因素是髓核细胞的退行性变其共同表现是退变椎间盘内髓核细胞功能降低和数量减少，细胞间质中胶原蛋白Ⅱ、蛋白聚糖等功能性基质大分子丢失，最终导致椎间盘分散脊柱压缩力和维持椎间隙高度等生物力学功能降低甚至丧失。如何提供并维持有功能髓核细胞的数量及增强髓核细胞的Ⅱ型胶原和蛋白多糖（PG）的表达是重建修复髓核的关键。TGF-β1,BMP-2都能刺激正常的椎间盘细胞合成大量蛋白多糖及Ⅱ型胶原等基质成分。该研究设计Ad-hTGF-β1转染MSCs与Ad-hBMP-2转染NPCs联合移植重建髓核缺损动物模型的椎间盘髓核。利用增殖能力差的NPCs和增殖、分化能力强的MSCs经不同基因强化后联合植入，两种基因强化细胞优势互补，达到长期修复髓核的目的。课题组进行种子细胞的筛选和培养，发现第2代兔髓核细胞生物学特性与原代细胞相似，能稳定表达Ⅱ型胶原及SOX9，可作为种子细胞进行下一步实验研究；而骨间充质干细胞BMSCs鉴定实验中发现其CD90表达阳性，CD31表达阴性;转染TGF-β1至BMS Cs后，免疫组化及Western blot法检测Ⅱ型胶的表达较对照组有所增强，而BMP-2转染的髓核细胞的Ⅱ型胶原及蛋白多糖的表达也有所增加。实验显示TGF-β1及BMP-2能显著促进NPCs和MSCs细胞外基质的合成。在动物实验中课题组首先建立兔退变椎间盘模型，分别在其退变椎间盘中注入相应细胞混合液后发现，术后继续饲养4、8、12及24周后处死取出椎间盘进行相应生化及力学分析。实验结果显示Ad-hBMP-2/N Cs Ad-hTGF-β1/MSCs混合细胞组椎间盘的拉伸、扭转等方面强度，刚度，力学稳定性均好于其他条件对照组，免疫组化结果表明该混合组中的Ⅱ型胶原及蛋白多糖等细胞外基质在短期（4周）和长期（24周）的表达也均高于对照组。综上所述，该课题率先在国内开展2种转基因细胞共植入重建椎间盘髓核的研究，利用基因修饰增强两种细胞间定向分化的诱导作用，最大限度利用细胞因子和细胞间的刺激诱导作用，成功进行了髓核细胞及兔骨髓间充质干细胞培养；TGF-β1质粒成功转染MSCs；BMP-2质粒成功转染的髓核细胞；顺利完成动物实验建模及TGF-β1质粒转染的MSCs与BMP-2质粒转染的髓核细胞共植入重建兔椎间盘髓核实验；撰写SCI3篇，中文核心期刊2篇。为利用组织工程学技术治疗椎间盘退变提供了新的思路，开拓了新的领域。 |
