[发明专利]一种增强人脐带间充质干细胞成骨能力的方法

说明书

本发明提供一种增强人脐带间充质干细胞成骨能力的方法，包括：提供人脐带间充质干细胞，分别对所述人脐带间充质干细胞进行成骨和内皮向双向预诱导分化，再将两种分化后的细胞混合共培养，即得到具有较强成骨能力的细胞。本发明成功制备得到具有较强成骨能力的双分化人脐带间充质干细胞，该细胞与β‑三磷酸钙支架的相容性较好，为人脐带间充质干细胞在组织工程骨中的应用提供新的方法。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种增强人脐带间充质干细胞成骨能力的方法。

背景技术

外伤、感染、肿瘤切除和先天畸形等均可导致严重骨缺损，影响患者颌面部的外形和功能，“金标准”自体骨移植修复需开辟第二术区，会引起新的骨缺损，给患者的生理、心理和经济带来巨大负担，且修复效果也并不理想。而以干细胞为基础的、结合三维(threedimension,3D)打印构建的组织工程骨移植可无创、安全、个性化修复骨缺损，具有广阔的应用前景。

干细胞包括成体干细胞、围产期干细胞、胚胎干细胞和诱导多潜能干细胞。成体干细胞获取有创，细胞性能与供体全身状况密切相关。当供体年龄较大或伴有全身性疾病时，干细胞的生长、增殖、分化能力均会受累。胚胎干细胞具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性，但是必须破坏胚胎才能获得，因此其临床应用存在巨大伦理争议。诱导多潜能干细胞则由于添加了4个重编程基因，存在致癌的风险，暂不适合用于大范围临床应用。而围产期干细胞(来源于脐带、脐带血、绒毛膜、羊膜、羊水等)来源广泛、获取无创、具有优异的增殖活性、性能最接近胚胎干细胞，不仅无致瘤风险，而且拥有良好的免疫调节功能，近年来受到了研究人员的青睐，在临床治疗难治性疾病中取得了显著的疗效。

脐带外层为羊膜，中间有一条管腔粗大的静脉和两条管腔较小的动脉通过。羊膜和血管之间是起保护作用的华通胶。华通胶是脐带中最丰富的组织。研究显示华通胶或整体脐带来源的干细胞较脐带衬里、动脉及静脉周围组织来源的干细胞成骨分化性能更佳。尽管有学者认为人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUCMSCs)成骨能力较人骨髓间充质干细胞(human bone marrow mesenchymal stemcells,hBMSCs)弱，但越来越多的研究表明hUCMSCs在支架上具有良好的成骨性能，适合作为骨组织工程的种子细胞来源。

骨缺损越大，则用于修复的组织工程骨体积越大，需要的种子细胞数量便越多。但由于缺乏氧气和营养的供应，越靠近支架中心的细胞越难存活，基于这个问题提出的成骨性细胞(干细胞、成骨细胞等)和血管生成细胞(内皮祖细胞、内皮细胞等)共培养方式，经研究证实在促成骨和血管生成方面具有协同效应，有利于成骨性细胞在支架内的存活和转归，保证组织工程骨的顺利骨化。然而，体外培养内皮祖细胞和内皮细胞收获细胞数量少、培养困难、增殖能力有限。同时，在这两种细胞共培养的临床应用中，也会因为细胞来源不同，增加免疫排斥风险和疾病传染风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有细胞分化及成骨能力不足的难题，提供一种增强人脐带间充质干细胞成骨能力的方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种增强人脐带间充质干细胞成骨能力的方法，包括：提供人脐带间充质干细胞，分别对所述人脐带间充质干细胞进行成骨和内皮向双向预诱导分化，再将两种分化后的细胞混合共培养，即得到具有较强成骨能力的细胞。

可选地，将细胞混合共培养时，将成骨诱导分化的细胞与内皮向诱导分化的细胞置于成骨诱导培养基与内皮细胞诱导培养基混合而成的混合培养基中培养。

可选地，成骨诱导分化的细胞与内皮向诱导分化的细胞数量之比为(4-0)：(0-4)，还可以为(1-3)：(1-3)，包括但不限于1：3、2：2、3：1和4：0，优选为3：1。