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胰岛素样生长因子1(IGF-1)是一个由70个氨基酸残基组成的蛋白质，分子量为7649Da。其生物学功能主要有类胰岛素的代谢调节作用及促进细胞分化和增殖的促生长作用。IGF-1对生长迟滞、糖尿病、骨质疏松、软骨损伤等疾病具有治疗作用，有广阔的临床应用前景。但是同时也暴露出了其体内半衰期短，全身给药副作用大等缺点。IGF-1的基因治疗，特别是局部转基因治疗为IGF-1的临床应用提供了一种新的给药方式，近来备受关注。本文以壳聚糖(chitosan，CS)做为基因转移载体，进行了局部转igf-1基因治疗软骨损伤的研究。
体外实验：构建了含IGF-1信号肽及成熟肽全部编码序列的重组报告基因载体pTracer-igf-1。将此重组质粒与壳聚糖制成pTracer-igf-1/CS复合物转染体外培养的C2C12小鼠成肌细胞系。以抗生素Blasticidin筛选出稳定转染的细胞系，3H-TdR掺入法检测细胞增殖情况。结果示，CS可有效的将pTracer-igf-1质粒DNA递送入C2C12细胞；较未转染的空白细胞相比，稳定转染有igf-1基因细胞的增殖速率明显增加；同时，所收集的转igf-1基因细胞的培养基也可显著促进空白C2C12细胞的增殖。表明受转染的细胞能够有效地合成并分泌IGF-1，分泌到细胞外的IGF-1可发挥促细胞增殖的作用。
体内实验：以手术方式复制了兔膝关节软骨损伤动物模型，分别向关节腔内注射CS溶液、pTracer-igf-1/CS纳米粒及生理盐水，每72小时给药一次。28天后处死实验动物，收集损伤部位及周边软骨组织标本用于以下检测。(1)提取软骨细胞总RNA，利用实时荧光定量RT-PCR技术，检测Aggrecan、CollagenII这两个软骨损伤修复相关基因的表达水平。(2)免疫组织化学染色检测软骨细胞S-100蛋白表达水平。(3)组织形态HE、甲苯胺蓝染色反映软骨组织中蛋白聚糖沉积情况。结果如下，(1)基因表达水平：pTracer-igf-1/CS复合物干预可以最为显著的提高Aggrecan及CollagenII基因表达水平。(2)组织形态学：关节腔注射pTracer-igf-1/CS复合物组及壳聚糖组出现了不同程度的软骨增生性修复，转基因组明显优于壳聚糖组，新生软骨具有正常软骨细胞的功能；其他组主要表现为炎性细胞及成纤维细胞性修复。(3)免疫组织化学检测：pTracer-igf-1/CS复合物组软骨损伤部位出现大量新生软骨组织，新生软骨细胞较幼稚，增生软骨细胞及其基质中可检测到被染成棕黄色的S-100蛋白，且分布不均：其它组未见明显新生软骨。
综上所述，壳聚糖可以有效促进体内及体外基因的转染：转igf-1基因可明显促进细胞的增殖；关节腔内注射igf-1/CS基因复合物对关节软骨损伤具有显著的修复作用，此作用的发挥可能与上调Aggrecan及CollagenII基因的表达有关。