腺病毒介导hBMP-2基因转染自体骨髓间充质干细胞治疗股骨头缺血性坏死的研究

最新研究发现，股骨头缺血性坏死（ANFH）病人的骨髓间充质干细胞的活性和数量都出现下降，这提示该疾病的发病原因可能不是成骨细胞本身而是间充质干细胞的增殖或分化受到抑制。而干细胞移植又存在细胞表型变异失去成骨能力现象。针对这一问题，本课题拟通过基因工程与组织工程的有机结合来获得新生骨，将hBMP-2基因以重组缺陷型腺病毒表达载体（Ad-hBMP-2）转染骨髓基质干细胞(BMSCs),并将转染后的细胞与同种异体脱钙骨(DBM)支架材料在体外复合，植入ANFH的动物模型并对所修复股骨头进行X线、透射电镜、组织学、免疫组化分析（半定量）及力学性能的检测。旨在探讨基因转染对BMSCs增殖的影响及基因转染的干细胞对ANFH的修复治疗作用，阐明干细胞的增殖、分化及退变过程与ANFH的关系及其影响因素，为基因组织工程治疗ANFH提供实验依据。该课题是在总结国内外体外实验基础上的一个大胆尝试和创新。

股骨头坏死（osteonecrosis of femoral head,ONFH）确切病因不明，目前公认的致病因素有13种，是在不同病因下股骨头血液供应障碍,引起软骨下骨变性、坏死,继而造成股骨头塌陷，最终引发髋关节退行性、破坏性改变的一种疾病。目前对于ONFH的治疗方法有多种，例如中医疗法、体外微波冲击治疗、髓芯减压、髋关节置换等，但是这些均不是理想而合理的治疗方法，探寻更为有效的治疗手段势在必行。骨组织工程的发展在治疗ONFH方面展现了良好的前景，并逐渐成为研究热点。.本项目应用组织工程原理，以腺病毒为载体，将骨形态发生蛋白2（BMP-2）基因导入骨髓间充质干细胞（BMSCs），然后借助脱钙骨基质（DBM）为支架材料体外构建组织工程骨（Ad-BMP-2/BMSCs/DBM）,并探究该组织工程骨的体外成骨情况。最后将组织工程骨植入股骨头坏死模型动物体内，分批处死实验动物，检测组织工程骨的体内成骨能力，进而评价其对股骨头坏死的修复效果。为将来骨组织工程的临床应用提供实验依据。.经过一系列研究和探索，本课题组人员在该项目中取得了以下成果。.1、成功分离并提取了并培养兔BMSCs，并观察其生物学特性。.2、成功诱导了兔BMSCs体外成骨。.3、探究了低温冻存技术对兔BMSCs的影响。.4、构建了包含BMP-2和GFP基因的腺病毒载体。.5、用包含BMP-2和GFP基因的腺病毒成功感染兔BMSCs，并检测了其转染效果。.6、成功制备了脱钙骨基质（DBM）并检测其生物学特性。.7、体外构建了组织工程骨（Ad-BMP-2/BMSCs/DBM）。.8、对Ad-BMP-2/BMSCs/DBM的生物学特性进行了相关检测。.9、对Ad-BMP-2/BMSCs/DBM的生物组织相容性进行了相关检测。.10、对Ad-BMP-2/BMSCs/DBM的体外成骨能力进行了相关检测。.11、成功构建了兔缺血性股骨头坏死模型.12、对hBMP-2基因在动物体内的表达情况进行了探索。.13、就Ad-BMP-2/BMSCs/DBM对兔缺血性股骨头坏死的修复效果进行了有效评价。.根据以上述研究成果，本项目组认为腺病毒具有较高的转染效率，是组织工程中比较理想的载体。BMSCs具有分化成骨能力，是骨组织工程中的理想种子细胞。DBM来源于同种异体材料，其相容性、孔隙率、细胞安全性等方面明显优于其他支架材料，如