[发明专利]诱导骨髓间充质干细胞定向分化为成骨细胞的方法

说明书

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种诱导骨髓间充质干细胞定向分化为成骨细胞的方法。现有技术中缺乏一种简便、经济、安全、有效的诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化的方法，本发明提供一种诱导骨髓间充质干细胞定向分化为成骨细胞的方法。本发明构建高分子三维结构，提供了适宜的微环境，再采用胶原复合，介导细胞间信号的级联放大；再置于成骨诱导培养基中培养，强化成骨相关转录因子的表达，促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。

技术领域

本发明属于生物医学工程领域，具体涉及一种诱导骨髓间充质干细胞定向分化为成骨细胞的方法。

背景技术

骨髓间充质干细胞(Bone mesenchymal stem cells，BMSCs)是一种成体干细胞，能够自我更新，具有多向分化潜能，在适当的诱导条件下可以定向分化成为软骨、成骨、肌肉、脂肪、神经等多种组织细胞。MSCs成为基础医学和临床学组织器官损伤修复以及再生领域研究的热点，但是目前还存在一些技术问题，如分化效率低或非定向分化形成异质细胞甚至异常分化成肿瘤细胞。在骨组织工程应用中，定向诱导MSCs分化为成骨细胞是利用其构建骨组织工程的一个关键步骤。

目前常用的诱导方法主要有：一、引入外源性诱导因子诱导干细胞分化。这种方法的问题为操作繁复，诱导效率低，价格昂贵，释放难控，不利于大规模临床推广应用。二、将某些蛋白或生长因子的重组DNA通过转基因技术导入干细胞，诱导其定向分化。应用转基因技术虽然提高了分化效率，降低了成本，但由于存在安全性、伦理性等问题，距临床应用还有很大的距离。因此，建立一种简便、经济、安全而又有效的诱导方法，是诱导干细胞向成骨方向分化及组织工程化骨构建的关键所在。

MSCs的微环境为启动或维持干细胞分化提供了关键的生化和物理信号。研究表明：激素、生长因子、细胞因子等组成的化学信号转导通路形成的复杂化学微环境能够调控骨髓间充质干细胞的分化命运；同样，适宜的物理微环境，如基体材料的力学性质、表面形貌等在干细胞分化过程中也发挥着不可忽视的调控作用。

培养介质作为细胞外化学微环境的重要调节因子已被公认为是目前体外诱导干细胞定向分化简单、有效的方法之一，常见诱导介质包括成骨、成软骨、成脂和成神经诱导介质等等。目前利用诱导介质调控干细胞定向分化已在各种组织修复中有大量研究报道。Ponticiello等将人骨髓间充质干细胞接种于明胶海绵中，在软骨诱导介质中培养3周，生成了软骨组织[Ponticiello MS,Schinaql RM,Kadiyala S,Barry FP.Gelatin-basedresorbable sponge as a carrier matrix for human mesenchymal stem cells incartilage regeneration therapy.J Biomed Mater Res 2000；52:246～255.]。在成心肌诱导介质的作用下，间充质干细胞可向心肌细胞分化，这对于临床替代坏死或凋亡的心肌细胞，促进心功能恢复具有十分诱人的临床应用前景。但由于诱导介质主要用于体外培养，有较大的局限性，故而限制了诱导介质在组织工程中的广泛应用。另外，诱导介质对干细胞分化进程的调控机制与人体自然过程相比，有着较大的差异。