突变型HIF-1α修饰BMSCs在组织工程化骨血管化中的应用研究

组织工程化骨修复标准骨缺损时，血管化是其迄待解决的重要课题。既往研究报道，HIF-1α是VEGF的上游基因，其对血管形成具有重要作用，但常氧下易降解。本课题组在前期研究的基础上发现，通过基因突变可阻断HIF-1α的降解并使其保持高度活性，提示可在体内外常氧条件下对HIF-1α诱导的成血管作用进行研究。本项目拟采用基因定点突变技术对HIF-1α进行突变(MT)，然后构建lenti-WT、lenti-MT及lenti-LacZ慢病毒载体，将上述载体转染BMSCs后,体外检测HIF-1α对成血管关键性因子如VEGF、 SDF-1及Ang-2等表达的调控；运用基因增强的组织工程技术将HIF-1α修饰的BMSCs与生物支架材料复合后回植大鼠颅骨的标准骨缺损区，通过Mico-CT、组织切片等观察目的基因在体内对血管生成的促进作用。希望通过本课题的研究为解决临床上组织工程化骨血管化的难题提供帮助。

本项目瞄准利用双重作用生长因子 (成血管和成骨) 行组织工程骨研究的热点问题。通过基因突变技术构建突变型 HIF-1α 基因，然后运用基因增强的组织工程技术将 HIF-1α 介导的 BMSCs 构建血管化组织工程骨行大鼠颅骨标准骨缺损修复。本课题组已于 2013 年 12 月份提前 1 年完成课题研究计划，按原有课题设计方案圆满完成了本项目规定的全部研究内容，实际研究成果超额完成了课题中设定的系列任务。该项目研究成果对将来临床上利用关键性成血管因子 HIF-1α 行标准骨缺损修复重建提供了可靠的实验数据。. 通过本项目的研究，我们对 HIF-1α 基因促进成骨、成血管的作用有了全新认识，为课题组将来应用 HIF-1α 基因改善软硬组织缺血状况及构建血管化组织工程骨修复颌骨和牙槽骨缺损以及拔牙创骨充填修复奠定了坚实的实验基础。本项目研究成果发表在国际著名生物材料学杂志《Biomaterials》及国际著名综合期刊《PLOS ONE》上。另外，在该课题资助下还完成了多篇口腔种植临床课题的研究。目前已发表标注受该课题资助的论文文 16 篇 (其中第一作者或共同第一作者发表 SCI 论文 10 篇，国内核心期刊论文 6 篇)。另外，基于本项目的研究成果，本课题组成员参加了 2 次国内学术会议，进行了研究成果交流，目前正在培养在读硕士研究生 3 名。. 在该项目研究的基础上，项目主持人又对课题进行了纵横向延伸，探索 HIF-1α 基因上游靶基因在组织工程骨方面的应用研究。课题研究期间项目主持人申请了 1 项专利，1 项国家基金面上项目，1 项教育部重点项目，2 项博士后基金，同时获得了 2 项人才资助计划 (安徽省杰出青年项目和安徽医科大学青年拔尖人才计划)。这些项目都是围绕 miR-21 (HIF-1α 的上游基因) 介导 BMSCs 行 ORN (放射性骨坏死) 骨组织缺损修复重建及 HIF-1α/VEGF 通路来开展研究，上述课题的研究为本项目的后续研究开辟了新方向。. 综上所述，通过这个国家自然科学青年基金项目的完成，达到了给青年科研工作者“第一桶金”的效果。锻炼了独立科研能力，培养了科学素养，增强了发现问题解决问题的意识，拓展了科研视野，为项目主持者将来成为一个优秀的科研人员奠定了坚实基础。