种子细胞来源不足限制了软骨组织工程向临床应用的转化。骨髓基质干细胞(BMSCs)是目前软骨组织构建的最佳种子细胞,但现有诱导方法均不成熟。本人前期研究结果证实软骨细胞能有效地诱导BMSCs向软骨定向分化,并促进BMSCs在体内外的软骨形成,说明软骨细胞能够提供BMSCs向软骨定向分化所需的因子或微环境,但软骨细胞究竟通过哪些因素在起作用及其诱导BMSCs向软骨定向分化的机制尚缺乏深入研究。本项目将通过对软骨细胞有诱导作用各种可能因素(如软骨细胞分泌的可溶性因子、细胞外基质成份及细胞膜表面分子等)的筛选与分析,阐明软骨细胞诱导BMSCs形成软骨的分子机制,以期从软骨细胞或其分泌的因子或细胞外基质中提纯出有诱导作用或有维持软骨形成作用的因子或特异蛋白,并提出最佳诱导方案,为以BMSCs为种子细胞的软骨组织构建提供新的诱导方法与技术,以解决软骨组织工程种子细胞不足的困难。
种子细胞来源不足严重限制了软骨组织工程的发展及临床应用。骨髓基质干细胞(BMSC)是目前软骨构建的最佳种子细胞,但现在的诱导方法均存在各自的缺点。本项目研究发现,关节微环境对BMSC软骨定向分化及软骨形成具有重要的诱导作用,而且通过体内共移植及体外共培养证实,关节软骨细胞能在体内或体外非软骨环境中模拟关节的软骨诱导微环境,有效地促进BMSC软骨形成。深入研究发现,软骨细胞分泌的可溶性因子可以独立发挥充分的软骨诱导作用,而单纯的细胞间接触基本无诱导作用。新近研究证实,软骨细胞的确能分泌多种已知的软骨诱导因子,但其浓度明显低于常用的诱导浓度,质谱分析结果提示其中还存在一些诱导作用未知的软骨发育相关因子。目前正在进行有效诱导因子的筛选和验证。本研究首次直接证实,软骨细胞是关节微环境发挥软骨诱导作用的重要细胞学基础,其分泌可溶性因子是其发挥软骨诱导作用的主要机制。进一步研究可溶性因子的诱导机制,对于建立新的有效的软骨诱导方案或发现高效特异的软骨诱导因子均具有重要意义。此外,本研究通过组织工程技术建立的各种共培养体系,为多种干细胞定向分化以及组织特异性微环境的相关研究提供了有效的体内外研究模型。