[发明专利]一种基于细胞外基质的调控牙周膜干细胞成骨分化的方法有效

专利信息
申请号: 201910127920.2 申请日: 2019-02-19
公开(公告)号: CN110616190B 公开(公告)日: 2023-08-18
发明(设计)人: 武俊杰;金作林;文艺;杨鸿旭;王阿娴;陈晓东 申请(专利权)人: 中国人民解放军第四军医大学
主分类号: C12N5/10 分类号: C12N5/10;C12N15/87;C12N15/867
代理公司: 西安西达专利代理有限责任公司 61202 代理人: 刘华
地址: 710032 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 细胞 基质 调控 牙周膜 干细胞 分化 方法
【说明书】:

一种基于细胞外基质的调控牙周膜干细胞成骨分化的方法,包括以下步骤:1)骨髓细胞BMCs和牙周膜细胞PDLCs的分离与鉴定;2)制备脱细胞骨髓来源的细胞外基质B‑dECM和脱细胞牙周膜来源的细胞外基质P‑dECM;3)对步骤2)获得的脱细胞骨髓来源的细胞外基质B‑dECM和脱细胞牙周膜来源的细胞外基质P‑dECM,用Ⅳ型胶原α2链COL4A2对组织培养板TCP和脱细胞牙周膜来源的细胞外基质P‑dECM进行包被;4)分别采用小干扰RNA和慢病毒转染对Ⅳ型胶原α2链COL4A2下调和上调;具有精准调控ECM中COL4A2的特点。

技术领域

本发明属于生物技术领域,具体涉及一种基于细胞外基质的调控牙周膜干细胞成骨分化的方法。

背景技术

牙周炎是人类最古老的、最普遍的疾病之一。它是由牙菌斑中的微生物所引起的牙周支持组织的慢性感染性疾病,可以导致牙周支持组织的炎症、牙周袋形成、进行性附着丧失和牙槽骨吸收,最终造成牙齿松动以及被拔除。据统计,牙周炎患病率和严重性随年龄增高而增加,35岁以后患病率明显增高,50岁至60岁时达到高峰。目前,牙周炎在我国的患病率已超过80%,是我国成年人丧失牙齿的首位原因。同时,牙周炎还是全身系统性疾病例如糖尿病、心血管疾病的重要危险因素。然而,现有的治疗方法都存在各自的局限性,尚不能实现理想的牙周再生和完全恢复牙周组织结构。

近年来,基于间充质干细胞(MSCs)的治疗被引入牙周领域,有克服传统再生治疗局限性的潜力,从而产生用于可预测的牙周再生的更有效的疗法。MSCs存在于一个复杂的微环境中,微环境可维持MSCs正常静止状态,或者通过多种信号促进细胞增殖和分化以形成新组织[5-7]。细胞外基质(ECM)是细胞龛的重要组成部分,向MSCs提供重要的力学和化学信号;反过来,MSCs也通过分泌基质中的蛋白水解修饰基质蛋白和生长因子来影响ECM的性质。Seo等首次从人牙周膜组织中分离出一种成体干细胞,命名为牙周膜干细胞(periodontal ligament stem cells,PDLSCs),被认为具备向成牙骨质细胞、成纤维细胞和成骨细胞分化的潜能,可以分别形成牙骨质、牙周韧带和牙槽骨,恢复复杂而精细的“三明治样”牙周组织结构,为牙周炎患者带来福音。

ECM蛋白大致可分为两大类:1)纤维蛋白,包括胶原蛋白、弹性蛋白、纤连蛋白和层粘连蛋白;2)蛋白聚糖(PGs)和糖胺聚糖(GAG)。越来越多的证据表明,ECM通过其独特的机械和化学性质在调节细胞功能方面起着特殊的作用。例如,由骨髓细胞(BM)和脂肪细胞(AD)衍生的ECM代表了独特的微环境,其生物分子、结构和机械性能有着显著差异。更重要的是,组织特异性的微环境对MSC行为有各种影响,如增殖、形态以及对成骨和成脂肪诱导的敏感性。此外,软骨细胞产生的ECM促进MSC向软骨细胞分化,成骨细胞和软骨细胞共同培养产生的ECM促进MSC向成骨细胞分化,其效果优于软骨细胞单独制备的ECM。总体而言,不同来源的ECM表现出不同的性质,对PDLSCs的影响是引人注目的。

Ⅳ型胶原2(COL4A2)是基底膜的主要结构成分之一。蛋白的C-端部分,称为抑制素,是血管生成和肿瘤生长的抑制剂。COL4A2与COL4A1形成异三聚体,对血管基底膜的稳定性和功能至关重要。COL4A2基因突变可导致脑出血、脑穿孔和小血管病变,外显性降低,表型可变。新的证据表明,COL4A2和层粘连蛋白结合骨形态发生蛋白(如成骨素和成骨蛋白-1),参与血管生成和成骨作用。随后,结合的血管生成蛋白和骨形态发生蛋白以结合物的形式在局部呈现,以响应干细胞和骨祖细胞,从而启动成骨过程。我们已成功制备出牙周组织来源ECM(P-dECM)并将其用于牙周膜干细胞PDLSCs的扩增(发明专利:一种牙周组织特异性细胞外基质ECM的制备方法及其应用,(ZL201410230942.9)。现有技术的缺点在于在体外不能通过牙周膜干细胞多次扩增获得仍具有干性的牙周膜干细胞。

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