[发明专利]一种稳定间充质干细胞来源软骨组织表型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其是涉及经过CNP修饰的间充质干细胞及其在软骨组织工程方面的新用途，具体是涉及将经过CNP基因修饰的间充质干细胞应用于软骨组织工程领域以在维持软骨组织表型稳定的方法。

背景技术

关节软骨属于透明软骨，包被在长骨的骨端，在关节运动时起润滑缓冲的作用。炎症、创伤以及退行性变等常常引起软骨的缺损或者破坏。损伤后会引起疼痛、运动障碍。但是，由于软骨细胞迁移能力差，软骨组织缺乏血管和神经，导致软骨损伤自身修复能力极其有限。

目前对于软骨损伤的修复方法有药物法、物理疗法、移植法等。但是这些方法的实际作用都有限。例如，药物疗法只能缓解疼痛，减轻症状；人工的关节置换并发症多、价格相对昂贵且使用寿命有限。因此，寻找一种新的生物性的治疗手段，促进关节软骨的再生与修复，恢复关节的组织结构和生理功能，具有重要的临床价值和社会意义。

软骨组织工程为实现软骨损伤的修复提供了希望，但是种子细胞的来源及其调控仍是制约软骨组织工程修复的关键。目前作为软骨工程的种子细胞主要有两种，即软骨细胞和间充质干细胞。软骨细胞由于来源受限，在体外的扩增能力有限，容易去分化丢失软骨细胞的表型，从而影响了其在软骨组织工程中的应用。

间充质干细胞(MSC)具有多项分化能力(包括向软骨细胞分化)，且来源方便，体外容易扩增。因此，自其发现以来一直被认为是骨、软骨组织工程种子细胞潜在的重要来源。Wakitani等(Wakitani S，Goto T，Pineda SJ，et al.Mesenchymal cell-based repair of large，full-thickness defects of articular cartilage.J Bone Joint Surg Am.1994 Apr；76(4)：579-92.)用骨髓MSC代替自体软骨细胞进行自体细胞移植手术，治疗24例膝关节软骨损伤患者，结果提示骨髓MSC可以作为自体细胞移植的种子细胞来治疗关节软骨缺损。

然而，越来越多的研究显示，MSC作为软骨组织工程的种子细胞还远非预想的那么理想。体内外的研究发现，MSC分化形成的软骨组织的表型并不稳定，容易出现骨化或者去分化丢失软骨细胞的表型。移植实验结果表明应用MSC或者由其分化而来的软骨细胞构建的软骨组织长期体内移植后会出现纤维化或者矿化。 Pelttari等(Pelttari K，Winter A，Steck E，et al.Premature induction of hypertrophy during in vitro chondrogenesis of human mesenchymal stem cells correlates with calcification and vascular invasion after ectopic transplantation in SCID mice.Arthritis Rheum.2006 Oct；54(10)：3075-8.)对软骨分化诱导的人MSC和关节软骨细胞进行长达42天的团块培养，然后进行皮下异位移植，结果发现，MSC形成的软骨组织表现为不成熟的软骨细胞表型，在表达II型胶原之前先表达肥大相关基因，如表达X型胶原、基质金属蛋白酶13(MMP13)，随后ALP水平升高，皮下移植后出现血管侵入。对于这些情况的出现，其中的机制尚不清楚。因此，如何将MSC更好地应用于软骨组织再生还需要对MSC的分化以及分化后的表型稳定性问题进行更深入的研究。