低强度脉冲超声促进受“自杀性”腺病毒调控的BMSCs构建血管化组织工程骨的研究

组织工程骨的血管化是制约其应用于临床的关键问题。已知骨髓间充质干细胞(BMSCs)可在体外独立地诱导为成骨细胞或血管内皮细胞，但欲快速获得血管化的骨组织还是本领域的难题。本研究拟进行以下操作：①构建一种"自杀性"腺病毒，使之表达Tet-on系统调控的Cre基因，同时在该腺病毒的基因组中植入两个LoxP位点，这样在给予诱导剂Dox时，Cre的表达使腺病毒自身受到破坏；②提取大鼠BMSCs，分别给予表达BMP2受体和VEGF受体的siRNA的"自杀性"腺病毒；③采用低强度脉冲超声（LIPU）辐照促其增殖；④将两部分细胞混和，接种于同一支架上，添加BMP2和VEGF诱导细胞分化；⑤给予Dox破坏腺病毒的表达，然后将细胞支架复合物植入体内，继续使用LIPU辐照，观察骨组织和血管的生长情况。该项目的实施，有望在较短时间内得到更接近于临床应用的血管化组织工程骨，更可能为构建复杂大器官提供一定理论基础。

课题组通过实验证实低强度脉冲超声（LIPU）具有促进体外分离培养的骨髓间充质干细胞（BMSCs）增殖的作用，并且筛选了实验的适宜参数。在证实了LIPU对体内、体外的BMSCs均有促进其增殖的生物学效应并不会损伤活体组织后，采用LIPU+BMSCs+双诱导剂的组合可以在动物体内自然生成具有血管的骨头（已申请专利1项，申请号：201410054554X），该组合修复骨缺损的时间短于其他组合。研究成果显示LIPU可以安全有效地促进BMSCs的增殖，同时课题组在组织工程骨的构建上转换了思路，改进了方法后结合LIPU的作用大胆进行尝试，获得了在体内生成的可与自体骨质融合生长的具有功能的组织工程骨，若用于临床，将可很大程度地缩短骨质生长时间，并以类似自然的方式修复骨缺损，恢复功能。项目研究期间，已在高等级期刊上发表5篇论文，申请1项专利，培养了3名研究生。