[发明专利]褪黑素协同细胞外基质生物材料在制备促进间充质干细胞成骨分化药物中的应用

说明书

技术领域

 本发明属于组织工程修复与再生领域，具体涉及褪黑素协同细胞外基质生物材料在制备促进间充质干细胞成骨分化（Osteogenesis）药物中的应用及褪黑素协同细胞外基质生物材料在制备治疗骨疾病药物中的应用。

背景技术

干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，包括胚胎干细胞、间充质干细胞和多能诱导干细胞，可以进一步分化为各种不同的组织，构成各种复杂的机体器官，已被广泛地应用于再生医学与组织工程领域。间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）在发育、生长、组织器官自体再生、维持体内微环境平衡等方面发挥着重要的作用，由于其具有容易提取、较强的自我更新能力和多向分化能力、较强的免疫抑制效果等特点，已经广泛应用于再生医用、基因治疗、组织工程、细胞因子替代疗法等领域。

骨关节炎，骨损伤，骨创伤是影响人类健康最常见疾患之一。以骨关节炎为例，在超过50岁以上人群中，骨关节炎在导致长期残疾的疾病中仅次于心血管疾病排名第二，骨关节炎致残比例在人群中约占2%-6%。根据1994年统计，在美国，骨关节炎的消耗为5亿美元，其中一半以上消耗缘于工作能力丧失。骨关节炎较其他疾病更易于影响老年患者的行走、上下楼梯和其他下肢功能。骨关节炎及骨损伤是导致50岁以上人群功能残疾、造成经济损失和影响社会发展的主要疾病之一，医学及临床急需开发优良的治疗骨关节疾病的方法迫在眉睫。

褪黑素是松果体产生的一种吲哚胺类激素，褪黑激素的生物合成受光周期的制约，在刚出生的婴儿体内也能检出很少量的褪黑激素，直到三月龄时分泌量才增加，并呈现较明显的昼夜节律现象，3～5岁幼儿的夜间褪黑激素分泌量最高，青春期分泌量略有下降，以后随着年龄增大而逐渐下降，到青春期末反而低于幼儿期，到老年时昼夜节律渐趋。多项研究表明，褪黑素可以促进睡眠，调节免疫作用以及抗衰老抗肿瘤等多项功能。同时，褪黑素具有抗氧化抗炎症的作用，调节细胞内活性氧和一氧化氮诱导酶产生。近几年褪黑素作用于细胞增殖及分化研究深入，特别是成骨分化研究。最新研究报道指出褪黑素能提高间充质干细胞碱性磷酸酶（ALP）；一些体内研究表明褪黑素在药理学剂量上能促进小鼠骨密质形成。

褪黑素已被证明通过减少活性氧保护神经系统且能阻止过氧化氢引起的骨髓间充干细胞凋亡。然而，褪黑素协同细胞外基质生物材料促进间充质干细胞成骨分化的潜在保护作用及机制的报道非常少。

发明内容

本发明的发明目的在于公开一种褪黑素的新应用，填补现有技术空白。

褪黑素协同细胞外基质生物材料在制备促进间充质干细胞成骨分化药物中的应用，所述细胞外基质生物材料的制备步骤为先在普通细胞培养基材上体外培养外源细胞并诱导外源细胞分泌基质，再脱细胞处理；所述外源细胞为骨髓间充质干细胞。

优选的，所述间充质干细胞为骨髓间充质干细胞（MSCs）。种子细胞研究是骨组织工程学的重要内容。理想的骨种子细胞应该具有以下特点：结构比较简单，是不具有特定机能的原始细胞；取材容易，对机体损伤小；体外培养时增殖力强；自我更新，一定的条件下能向特定的方向分化；稳定表达成骨细胞表型；植入体内后能继续产生成骨活动；无致瘤性。目前，做为骨组织工程的种子细胞有4种来源：骨、骨外膜、骨髓和骨外组织。比较而言，骨髓间充质干细胞（bone marrow derived mesenchymal stem cells，BMSC)是骨髓内存在的一类非造血干细胞，其在体内外具有支持和调控造血的作用，并且在体内可分布于多种组织和器官，并具有多向分化潜能，能够向成骨系细胞、成纤维系细胞、网状细胞、脂肪细胞和内皮细胞等分化，是目前应用较广泛的重要种子细胞之一。

褪黑素协同细胞外基质生物材料在制备治疗骨疾病药物中的应用，其特征在于，所述细胞外基质生物材料的制备步骤为先在普通细胞培养基材上体外培养外源细胞并诱导外源细胞分泌基质，再脱细胞处理；所述外源细胞为骨髓间充质干细胞。

所述骨疾病为骨关节炎症、骨缺损或骨创伤。

由于细胞外基质(extracellular matrixc,ECM)，是由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子，主要是一些多糖、蛋白或蛋白聚糖。细胞外基质影响细胞的存活、生长与死亡决定细胞的形状，决定细胞的形状参与细胞的迁移，它对细胞的形状、结构、功能、存活、增殖、分化、迁移等一切生命现象具有全面的影响，因而无论在胚胎发育的形态发生、器官形成过程中，或在维持成体结构与功能完善（包括免疫应答及创伤修复等）的一切生理活动中均具有不可忽视的重要作用。