【摘 要】
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目的为了增强间充质干细胞对骨缺损的修复能力,本研究从细胞的分子调控和支架设计两方面入手,探索微小RNA调控间充质干细胞成骨分化的作用机制,寻找有效的分子靶点并施加干预,同时设计制备具有骨再生和血管化诱导作用的氧化石墨烯复合支架,期望达到间充质干细胞对骨缺损的理想修复,并为其在眼眶和其他部位骨缺损修复中的应用提供实验和理论基础。材料与方法1.通过基因芯片、q PCR、western blot、荧光素
【基金项目】
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国家高科技研究发展计划（863计划）（No.2015AA020311）； 国家自然科学基金（No.81320108010,81470622）；
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目的为了增强间充质干细胞对骨缺损的修复能力,本研究从细胞的分子调控和支架设计两方面入手,探索微小RNA调控间充质干细胞成骨分化的作用机制,寻找有效的分子靶点并施加干预,同时设计制备具有骨再生和血管化诱导作用的氧化石墨烯复合支架,期望达到间充质干细胞对骨缺损的理想修复,并为其在眼眶和其他部位骨缺损修复中的应用提供实验和理论基础。材料与方法1.通过基因芯片、q PCR、western blot、荧光素酶报告基因等方法研究miR-135和miR-146a调控ADSCs成骨分化的作用及其机制,移植基因修饰的间充质干细胞至大鼠颅骨标准骨缺损模型中,通过micro-CT、硬组织切片、序列荧光标记、免疫组织化学等方法评价骨缺损修复效果。2.FTIR、XRD、Raman光谱和扫描电镜对支架表征进行检测,细胞和蛋白粘附实验、细胞免疫荧光等检测细胞粘附效果,q PCR、western blot检测支架对BMSCs的成骨和成血管诱导作用,micro-CT、硬组织切片、序列荧光标记、免疫组织化学方法评价新生血管形成和骨再生效果。结果1.过表达miR-135促进ADSCs中成骨分化标记基因的表达,同时增加细胞外基质的矿化。miR-135靶向结合Hoxa2的3’非翻译区从而抑制其蛋白翻译,引起下游Runx2表达增加。过表达miR-135的ADSCs复合PSe D三维多孔支架明显促进大鼠颅骨缺损的修复。2.BMP-2转录抑制miR-146a的表达,miR-146a通过靶向结合SMAD4的3’非翻译区抑制其蛋白翻译,抑制miR-146a增加ADSCs中成骨分化相关基因表达和细胞外基质矿化,进而促进ADSCs对大鼠颅骨缺损的修复。3.氧化石墨烯复合支架增加细胞粘附相关蛋白的吸附,同时诱导BMSCs表面Integrinα5β1表达上调,通过激活下游FAK、ERK和Akt信号通路,增加BMSCs中成骨分化和成血管相关基因的表达,促进缺损处新生血管的形成并提高骨再生速率。结论1.miR-135/Hoxa2/Runx2通路正向调控ADSCs的成骨分化,过表达miR-135促进ADSCs对骨缺损的修复。2.miR-146a在转录后水平抑制SMAD4从而负向调控成骨分化,抑制miR-146a增强了ADSCs对BMP-2诱导分化的敏感性,促进ADSCs对骨缺损的修复。3.氧化石墨烯复合支架在体内外均能促进成骨分化和成血管过程,可用于骨组织再生和修复重建。
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