RNAi调控OPG/RANK/RANKL偶联系统对类骨磷灰石的影响

类骨磷灰石层是磷灰石类材料周围新骨形成和在骨与材料之间建立生物结合的关键结构。针对类骨磷灰石研究在"骨改建平衡"方面的不足，利用OPG和RANKL基因RBD部分编码的相似性进行RNAi设计，构建特异siRNA表达载体，分别阻断骨髓间充质干细胞OPG和RANKL基因表达，再与磷灰石类生物材料复合后植入体内，通过对OPG/RANK/RANKL偶联系统的调控，影响周围细胞、组织内下游基因的表达，使骨改建平衡过程分别向着"成骨"与"破骨"方向发展，进而研究骨改建平衡变化对类骨磷灰石结构、形成和功能的影响，同时从组织、细胞、蛋白、基因等多层面研究揭示其内在机理，为类骨磷灰石形成的基础理论研究提供"骨改建平衡"方面的信息补充，为通过骨改建平衡来干预生物骨结合界面的形成，并促进磷灰石类植入材料与骨组织的生物结合能力提供理论和实验依据。

骨磷灰石界面和羟基磷灰石（hydroxyapatite, HA）周围骨再生是当前骨生物学与生物材料领域研究热点，针对骨磷灰石界面在“骨改建平衡”方面研究的缺乏，以RNA干扰调控OPG/RANK/RANKL偶联系统作为骨改建平衡的局部干预手段，通过材料学、分子生物学、基因工程和结构生物学等方法，研究其对骨磷灰石界面形成、组成、结构和功能的影响，并从组织、细胞、蛋白、基因等多层面研究揭示其内在机理。本项目按计划完成了主要研究内容，为磷灰石类生物材料在生物体内形成骨磷灰石界面的基础理论研究提供“骨改建平衡”方面的信息补充。.研究成果：1、成功构建siRNA质粒载体，并特异性抑制大鼠BMSCs内RANKL基因的表达。2. RNAi使RANKL表达下调后BMSCs的ALP活性降低，RunX-2，BMP-2，BMP-4表达明显降低，而PPAR-γ和C/EBP-α的表达明显升高，说明RNAi下调RANKL的表达对BMSCs成骨分化有明显的抑制作用，对BMSCs的脂向分化有促进作用。3、通过扫描电镜、组织学和生物力学检测初步证明RANKL下调的BMSCs促进HA植入体周围骨再生及生物骨结合能力明显下降。4、Adiponectin可以调控OPG/RANK/RANKL抑制破骨细胞骨吸收功能，促进RAW264.7细胞的凋亡；Adiponectin可以抑制材料周围破骨细胞功能，促进HA周围骨磷灰石界面的改建、促进成骨和HA生物骨结合。5、二磷酸盐可以调控OPG/RANK/RANKL抑制破骨细胞骨吸收功能；与二磷酸盐-HA共同培养后，破骨细胞功能收到明显抑制，BMSCs多向分化尤其是骨向分化功能无明显影响。6、复合在HA表面的二磷酸盐可以上调成骨细胞OPG表达，对RANKL表达无影响，促进HA周围新骨和骨磷灰石界面形成，提高骨缺损修复的生物力学性能，有利于HA修复骨缺损。