特定的转录因子重组蛋白诱导成纤维细胞直接重编程为软骨细胞及其安全性的研究

The source of seed cells is a very urgent problem in cartilage tissue engineering, cell reprogramming technology provides a promising way to obtain the ideal seed cells for cartilage. We can avoid the complex steps in induced pluripotent stem cells (iPSC) technology by direct reprogramming of human fibroblasts into seed cells for cartilage, and it could be an important complement to iPS research. Previous studies have shown that ectopic expressions of the transcription factor Klf4, c-Myc, Sox9 and Sox5 can reprogram the human fibroblasts into chondrocytes, and they have morphological and functional biological characteristics of chondrocytes. Because of the potential risk of tumor formation by viral vectors and the tumorigenicity of c-Myc, we found parts of tumorigenesis in the induced hyaline cartilage in mice experiments. Therefore, our project plans to establish a secure system by directly transducing recombinant proteins of four transcription factors. Now we have synthesized high-performance recombinant proteins of four transcription factors, and verified their regulatory function, hoping they can induce fibroblast reprogramming into chondrocytes. The implementation of this project will provide a promising way to obtain the ideal seed cells for cartilage and promote the progress of the clinical application of cartilage tissue engineering.

种子细胞的来源是软骨组织工程研究中亟待解决的问题，细胞重编程技术为获得理想的软骨种子细胞提供了新的途径。将人成纤维细胞直接重编程为软骨种子细胞的方法，可以避开诱导多功能干细胞（iPS）技术的复杂环节，是对iPS研究的一个重要的补充。本课题组利用病毒载体转导转录因子Klf4、c-Myc、Sox9、Sox5使人成纤维细胞直接重编程为软骨细胞，形态及功能分析数据显示其具有软骨细胞的生物特征。由于c-Myc自身及病毒载体潜在的成瘤危险，在小鼠体内实验中发现生成的透明软骨组织内有部分肿瘤产生。为此，本项目在合成并验证上述各转录因子重组蛋白的调控功能的基础上，采用直接导入上述各转录因子重组蛋白的方法，建立安全的诱导人成纤维细胞直接重编程为软骨细胞的体系。本项目的实施将为获得理想的软骨种子细胞提供新的途径，推动软骨组织工程临床应用研究。

种子细胞的来源是软骨组织工程研究中亟待解决的问题，细胞重编程技术为获得理想的软骨种子细胞提供了新的途径。将人成纤维细胞直接重编程为软骨种子细胞的方法，可以避开诱导多功能干细胞技术的复杂环节，是对iPS研究的一个重要的补充。本项研究目的是利用特定转录因子重组蛋白使成纤维细胞直接重编程为软骨细胞。研究内容包括建立相关转录因子重组蛋白的表达及纯化体系，解析重组蛋白的最佳诱导条件；利用重组蛋白诱导人成纤维细胞重编程为软骨细胞，并对其生物特征进行测定；评估软骨细胞的安全性，鉴定其是否符合临床应用的基本标准。实验结果显示转录因子重组蛋白可诱导成纤维细胞直接重编程为类软骨细胞，细胞形态及功能分析数据显示其具有软骨细胞的一些特定生物特征。. 本项研究初步建立了转录因子重组蛋白诱导成纤维细胞直接重编程的体系，有望为组织工程研究提供新来源的种子细胞。同时，建立了高性能的转录因子重组蛋白的表达及纯化体系，制备出高品质的转录因子的重组蛋白，为利用转录因子的重组蛋白在相关领域的应用奠定基础。