T 细胞介导的微环境促进干细胞在骨组织工程中应用研究

Mesenchymal stem cells (MSCs) are important to consider when the aim is to improve human bone regeneration in the development of regenerative medicine and tissue engineering. The dynamic and complex series of roles of local microenvironment have been identified as regulators of MSCs. A niche consists of a local tissue microenvironment capable of housing and maintaining one or more stem cells. Therefore, a longstanding goal has been to identify a niche conditions in vitro that promote a stem cell’s ability to self-renew over the long lifespan, which is critical to facilitate the migratory nature of MSCs. But the key factors in the conditions and the cell types that produce them are less well known. In view of this, the project is based on the understanding the physiological mechanisms that regulate MSCs to maintain their activity and to promote bone tissue regeneration after injury. Here, we use murine models to explore the immune response characteristics of the local microenvironment of T cell-in the process of MSCs mediated bone regeneration. Then we are exploring new strategies to efficiently maintain the biological characteristics of MSCs in vitro. It likely contribute to promote bone tissue regeneration.

再生医学或组织工程学的快速发展为人体缺损组织的修复重建带来希望，其中干细胞在这些疾病治疗中起关键性作用。而局部微环境对干细胞具有动态而复杂的系列调控作用。因此，有必要模拟体内干细胞所生存的微环境，寻求一种高效的富集干细胞体系，从而在体外单细胞扩增过程中最大程度地模拟体内环境以维持干细胞的生物学特性。鉴于此，本项是基于临床需求，立足于局部微环境，从宿主免疫机制入手，以实现干细胞介导颌骨再生为目标的颌面骨组织再生修复医学研究。我们拟用小鼠模型全面了解干细胞介导的牙槽骨及颌骨再生中宿主局部微环境的免疫应答特点，明确关键局部微环境中T细胞对干细胞的免疫调节机制，探索在体外高效维持干细胞原有的生物学特性的方法，并提高干细胞在组织缺损修复再生过程中的体内应用效率，最终实现促进干细胞介导的颌骨组织再生。

生物材料的化学信号可以调节组织再生过程。但生物材料的化学信号是否能通过适应性免疫反应调节骨再生，目前尚不清楚。在本研究中，以锶掺杂的羟基磷灰石(Sr-HA)为生物陶瓷模型材料。研究结果表明，经过Sr-HA处理的CD4+ T细胞的条件培养基可以增强骨髓间充质干细胞(BMMSCs)的成骨能力。此外，抗白介素-17 (IL-17)抗体消除了这些增强作用。Sr-HA浸提液可诱导CD4+ T细胞向Th17细胞分化，进而促进Th17细胞对IL-17旁分泌水平，最终诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。此外, 在调节CD4 + T细胞向Th17细胞分化过程中，Sr-HA浸提液能显著激活JAK / STAT3信号通路,伴随着上调表达的抑制细胞因子信号3 (SOCS3)和(RORγt)。最重要的是，体内动物实验表明，Sr-HA在小鼠临界颅骨缺损模型中，在早期显著促进了骨再生，并促进了Th17细胞的分化。我们的研究结果对生物材料化学信号介导的适应性免疫反应在成骨过程中的调控作用有了新的认识，为将来生物材料更好地运用于临床中提供了一定的基础数据。