[发明专利]利用人的尿液细胞构建软骨组织的方法

说明书

技术领域

本技术涉及生物技术领域，尤其涉及一种通过利用人的尿液细胞构建软骨组织的方法。

背景技术

骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种以关节软骨退行性变和继发性骨质增生为特征的 慢性关节病，是中老年人的常见病、多发病。关节软骨缺损是骨关节炎引起关节功能障碍和 疼痛的重要原因之一。关节软骨主要由散在分布的软骨细胞和大量细胞外基质组成。软骨细 胞外基质总是处于合成与降解代谢的动态平衡中，这对于维持关节的结构功能稳定起着非常 重要的作用。关节软骨细胞外基质主要由Ⅱ型胶原(typeIIcollagen)和可聚蛋白聚糖 (aggrecan，又称蛋白聚糖)组成，它们占正常关节软骨净重的90％以上。Ⅱ型胶原主要以三 螺旋结构形式存在，可以和其它胶原构成关节软骨的网状骨架。蛋白聚糖与透明质酸 (hyalurinan)相互交联形成毛刷样结构覆盖在网状结构II型胶原的表面，将软骨细胞深埋其中， 在体外只有在蛋白聚糖降解后Ⅱ型胶原才开始缓慢降解。蛋白聚糖含大量亲水基团，能够吸 引大量水和自由的金属离子，从而保证了关节软骨具有很好的弹性和抗压性，可以承受体重 的巨大压力。因此关节软骨中的蛋白聚糖对于关节的功能具有非常重要的意义。

在骨关节炎等以软骨退变为病理特点的关节疾病中，软骨细胞功能异常，ECM的降解 大于合成被认为是引起软骨退变的主要机制。在ECM的降解过程中，蛋白聚糖的降解是目 前所知道的关节软骨损伤过程中最早发生的代谢变化，甚至早于关节软骨出现病理改变。在 骨关节疾病早期，蛋白聚糖被水解从而丢失，如持续存在，则引起关节软骨胶原纤维的降解 和各种炎性信息因子的释放，引发瀑布效应，进而彻底打破关节软骨的代谢平衡，使其进入 不可逆性的负代谢状态，最终导致关节软骨的损毁。因此，蛋白聚糖的代谢改变和信息调控 是研究软骨基质代谢障碍的关键所在。

因为关节软骨缺乏有效的分化、增殖能力，所以损伤后自身修复能力有限。迄今为止， 国内外尚无彻底治疗骨关节炎的方法，软骨修复是目前治疗骨关节炎最热门且最有前景的方 法。自体软骨细胞移植术(autologouschondrocyteimplantation,ACI)是再生医学中修复软骨 损伤最好的方法之一，是目前临床治疗膝关节软骨较大面积缺损的主要方法。软骨细胞是软 骨组织工程中最常用的细胞，但同时存在的一些问题限制了其广泛应用，如本身稀少的自体 软骨细胞不能满足大面积软骨损伤所需的较多的细胞，切取移植用软骨可引发供区部位形成 新的骨关节炎，另外软骨细胞生命周期有限，软骨细胞在体外扩增的去分化导致植入体内后 不能形成软骨，纤维软骨修复以及机械性能较差，关节的修复部位整合不良等。因此，对软 骨缺损的修复转向成体干细胞向软骨细胞诱导分化的研究。干细胞移植物可以代替被损害或 者病变组织细胞，达到修复软骨的目的，具有巨大的应用价值。

间充质干细胞(MesenchymalStemCells,MSCs)由于在体外有较强的增殖能力，在特定 的培养条件下可分化为中胚层来源的组织细胞如：骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等，可取自 自体，故MSCs成为目前软骨组织工程新的种子细胞。目前已进入临床应用阶段的是骨髓间 充质干细胞。另外，脂肪干细胞和脐血间充质干细胞等也得到了广泛研究。虽然应用骨髓间 充质干细胞治疗骨关节炎的方法已应用于临床，并取得初步成功，但存在的问题也很多，包 括纯化率较低且干细胞数量有限，因而不能满足实验及临床应用的需求，分化后的软骨细胞 表现出表型不稳定的特点和衰老特性等。如何高质量地修复软骨缺损并获得很好远期疗效及 如何调控MSCs定向分化为成熟软骨细胞仍然是其大规模应用于临床的首要问题。另外，取 材时对机体的创伤较大，有取材点的疼痛，也限制了骨髓间充质干细胞在临床的应用。

诱导多能干细胞(iPSCs)技术通过自体细胞外源导入Sox2，Klf4，Oct4，c-Myc诱导产 生多能干细胞。iPS细胞与胚胎干细胞具有同样的多能性，具有全分化潜能，可以无限增殖 并分化成全身所具有的200余种细胞类型，从而有望形成机体的任何组织或器官。与胚胎干细 胞相比，iPS细胞具有更广泛的医疗前景：由病人个体自己产生的iPS细胞能避免免疫排斥， 避免了伦理道德和法律等一些相关的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本发明提供一种利用人尿液细胞体外 制备人工体外来源的软骨组织的方法。