股骨头坏死(ONFH)是严重的致残性疾病。研究表明,骨髓基质干细胞(BMSCs)移植对ONFH具有一定的修复作用,但存在坏死区血供差不利于BMSCs存活等问题。因而如何改善缺血坏死区微环境以提高BMSCs对ONFH的修复作用是该研究领域亟待解决的问题。有研究显示肝细胞生长因子(HGF)可在缺氧的条件下有效阻止BMSCs调亡、促血管生成及诱导其定向分化,且已证实HGF修饰的BMSCs对心肌缺血有良好的修复作用,但HGF过量表达又存在诱发肉瘤等风险。为有效改善缺血坏死区微环境以促进BMSCs对ONFH的修复,降低风险,本项目拟构建表达HGF的四环素调控重组腺病毒AdTRE-HGF,对BMSCs进行基因修饰,以达到可通过外源性给药有效调控HGF的释放之目的,并进行体内移植实验观察比较其对ONFH的修复效果,为应用BMSCs治疗ONFH建立新途径,提供新思路。
osteonecrosis of femoral head;Tet-on system;hepatocyte growth factor;bone mesenchymal stem cells;stem cell therapy
本研究包括四部分内容,即(1)携带Tet-on系统和HGF基因的重组杆状病毒的构建;(2)兔BMSCs的原代培养、扩增、鉴定及兔ONFH模型的构建;(3)重组杆状病毒转染兔BMSCs并通过Dox调控目的基因的表达;(4)在Dox调控下携带HGF基因的兔BMSCs对坏死股骨头的修复作用。在第一部分中,以F: 5’-AGGATCCATGGTGAGCAAGGGCGAG-3’ ;R: 5’-GTCTAGATTACTTGTACAGCTCGTCC-3’为eGFP合成模板;以F: 5’-AGGATCCATGTGGGTGACCAAACTCC-3’ ;R: 5’-GTCTAGACTATGACTGTGGTACCTTATA-3’为HGF合成模板;以pTet-on Advanced为四环素调控系统,成功构建重组杆状病毒Ac-eGFP和Ac-HGF。在第二部分中,通过密度梯度离心法成功分离培养出原代兔BMSCs,通过换液、传代行细胞纯化,倒置相差显微镜下示细胞贴壁生长、形态呈均质梭形,流式细胞仪检测细胞表面分子标记物示CD29(+)、CD34(-),表明所得细胞为骨髓间充质干细胞。在非脱位下以液氮枪冷冻法成功构建兔股骨头缺血性坏死(ONFH)模型,通过大体标本观察、MRI、组织学检查等表明造模法坏死率高、死亡率低,适于后续研究。在第三部分中,以Ac-eGFP转染兔BMSCs,成功实现在Dox调控下eGFP表达量的相应变化,表明搭载Tet-on系统的重组杆状病毒可成功转染兔BMSCs。当以Ac-HGF转染兔BMSCs, Dox诱导浓度为1000ng/ml时,ELISA检测兔BMSCs中HGF表达量达最大值,且目的基因的表达在转染第3天达峰值。在第四部分中,往造好模的兔股骨头、颈区注入携带HGF的BMSCs液体并口服Dox,常规笼养1月后,行股骨头大体观察、影像学检查及组织学检查等均表明通过可调控HGF表达的BMSCs移植修复坏死股骨头效果明显好于其他处理组。综上,本研究通过将携带Tet-on系统的重组杆状病毒Ac-HGF转染兔BMSCs成功获得可通过Dox时效调控HGF表达的BMSCs,将其移植至兔ONFH模型行坏死股骨头的修复取得理想的效果。