骨髓基质干细胞体外诱导成软骨的研究进展

骨髓基质干细胞具有强大的体外扩增能力和多向分化潜能,在不同诱导因素诱导下可以分化为软骨细胞,已成为软骨组织工程理想种子细胞的研究热点。近十几年对于如何诱导骨髓基质干细胞成软骨已有不少研究,如诱导因子诱导、基因修饰诱导及与软骨细胞共培养诱导等,都可以将骨髓基质干细胞成功诱导为软骨细胞。就骨髓基质干细胞体外定向诱导成软骨的方法进行综述对其研究进展作一回顾.     

诱导胚胎干细胞向软骨细胞分化研究进展

胚胎干细胞因其具有体外无限增殖能力和体内外分化发育的全能性,有望为细胞治疗或组织工程化组织构建提供可靠的种子细胞来源.如何诱导胚胎干细胞向目的细胞分化是目前面临的一大难题.首先回顾软骨细胞的体内发生、发育过程,继而对目前已知的能在体外培养环境中影响胚胎干细胞向软骨细胞分化的各类因素进行分析综述,并探讨进一步的研究方向.     

软骨细胞上清液诱导滑膜间充质干细胞微团培养成软骨

背景：滑膜间充质干细胞在体外具有多向分化的能力,有望成为软骨组织工程中治疗软骨缺损的种子细胞,在其向软骨细胞分化过程中,合适的生长因子起了重要作用。 目的：利用富含生长因子的软骨细胞上清液诱导滑膜间充质干细胞向软骨细胞分化,并对其鉴定。 方法：采用消化法分别获得SD大鼠滑膜间充质干细胞、软骨细胞。收集软骨细胞上清液离心、过滤冻存备用。培养滑膜间充质干细胞至第3代后离心成微团,并用软骨细胞上清液进行成软骨诱导分化,通过形态学观察、免疫组织化学法、RT-PCR检测进行鉴定。 结果与结论：滑膜间充质干细胞使用软骨细胞上清液成软骨诱导21 d后,微团可见似软骨样组织。免疫组化法进行Ⅱ型胶原鉴定,基质能被Ⅱ型胶原染色,细胞染色呈现棕黄色。RT-PCR结果显示诱导后的微团表达软骨特异性基因Ⅱ型胶原和蛋白聚糖。证实软骨细胞分泌的可溶性因子可以诱导大鼠滑膜间充质干细胞向软骨方向分化。中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程全文链接：     

骨髓基质干细胞在软骨组织工程中的应用

骨关节炎等损坏关节软骨的疾病严重影响人们的正常生活。骨髓基质干细胞具有较强的自我更新能力和多向分化潜能,在特定的诱导条件下分化为软骨细胞,为组织工程软骨修复软骨缺损带来希望。就骨髓基质干细胞分离、诱导分化为软骨细胞的方法、载体材料及目前存在的问题加以综述。     

骨髓基质干细胞在软骨组织工程中的应用

骨关节炎等损坏关节软骨的疾病严重影响人们的正常生活。骨髓基质干细胞具有较强的自我更新能力和多向分化潜能，在特定的诱导条件下分化为软骨细胞，为组织工程软骨修复软骨缺损带来希望。就骨髓基质干细胞分离、诱导分化为软骨细胞的方法、载体材料及目前存在的问题加以综述。     

胰岛素样生长因子Ⅰ转染对脂肪干细胞TWEAK/Fn14信号通路的影响

背景：胰岛素样生长因子Ⅰ具有诱导间充质干细胞向软骨细胞分化的能力,通过基因转染的方式将胰岛素生长因子Ⅰ转染入脂肪干细胞或许能够更好的促进脂肪干细胞向软骨细胞分化。 目的：探讨胰岛素样生长因子Ⅰ基因对脂肪间充质干细胞体外定向成软骨分化能力以及对TWEAK/Fn14信号通路的影响。 方法：构建慢病毒载体pLVX-IGF-I-IRES-ZsGreenl基因并转染第3代人脂肪间充质干细胞,诱导细胞向软骨分化。同时将pLVX-IRES-ZsGreenl转染的脂肪间充质干细胞设为绿色荧光蛋白/脂肪间充质干细胞组,单纯脂肪间充质干细胞设为对照组。 结果与结论：与绿色荧光蛋白/脂肪间充质干细胞组和对照组相比,胰岛素样生长因子Ⅰ/脂肪间充质干细胞组细胞中TWEAK mRNA表达水平降低,而胰岛素样生长因子Ⅰ,Col2al和Sox9 mRNA的表达水平增加,Col2a1表达水平增加,基质金属蛋白酶3以及TWEAK的表达降低。提示pLVX-IGF-I-IRES-ZsGreenl慢病毒转染脂肪间充质干细胞后可获得胰岛素样生长因子Ⅰ的高效表达,且能下调细胞TWEAK基因及蛋白表达,可促进体外培养的脂肪间充质干细胞转化为软骨细胞。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

与软骨细胞共培养和条件培养液诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的比较

背景：骨髓间充质干细胞体外转化很大程度上依赖于合适的培养条件。 目的：比较与软骨细胞共培养和条件培养液2种不同的诱导方案诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的特点。 方法：分离培养大鼠骨髓间充质干细胞和耳软骨细胞,采用骨髓间充质干细胞与软骨细胞共培养及条件培养液诱导成软骨的方法,诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化。以MTT法及流式细胞仪检测细胞活性及周期,糖胺多糖、甲苯胺蓝以及免疫组化染色检测细胞生物学特性,以RT-PCR法检测诱导后的软骨细胞Ⅱ型胶原RNA表达情况。 结果与结论：采用共培养方式诱导的软骨细胞,其生物学特性与采用条件培养液诱导的软骨细胞相比,前者优于后者,如分泌糖胺多糖的能力以及基质分泌量均较高。提示共培养方式诱导的软骨细胞更接近正常软骨细胞,更有利于作为组织工程软骨的种子细胞。     

间充质干细胞构建组织工程化气管的研究与应用

背景：间充质干细胞诸多特有的良好生物学特性使得其在组织工程化气管研究中成为理想的种子细胞来源。 目的：总结间充质干细胞在构建组织工程化气管领域的研究现状、进展、存在的问题及展望。 方法：由作者检索PubMed数据库及CNKI数据库1979至2012年,在英文标题和摘要中以“mesenchymal stem cells, tissue-engineered trachea”和“tracheal chondrocytes, tracheal epithelial cells, tracheal vascular endothelial cells” 检索,中文文献检索中以“间充质干细胞、组织工程化气管、气管软骨细胞、气管上皮细胞和气管血管内皮细胞”为关键词,选择与组织工程化气管相关的文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章,共纳入51篇。 结果与结论：组织工程化气管种子细胞研究主要包括软骨细胞、上皮细胞和血管内皮细胞。实验已证实, 间充质干细胞可定向分化为软骨细胞,细胞因子在诱导间充质干细胞分化为软骨过程中起着关键作用。目前尚未发现合适的诱导因子能特异性诱导间充质干细胞定向分化气管上皮细胞。有研究发现间充质干细胞具有向上皮细胞分化的潜能。间充质干细胞在体内或体外特殊条件下可诱导分化为血管内皮细胞,为间充质干细胞作为种子细胞分化血管内皮细胞应用于组织工程化气管起到借鉴作用。     

小鼠毛囊来源间充质干细胞体外诱导成软骨的细胞标记物

背景：小鼠毛囊来源的间充质干细胞有很强的多向诱导分化能力,但少有研究关注其在诱导分化为软骨细胞过程中的细胞表面标记物。 目的：观察小鼠毛囊来源的间充质干细胞分化为软骨细胞过程中的形态、细胞表面标记物和硫酸黏多糖含量的变化。 方法：体外分离培养ICR新生小鼠皮肤干细胞,用成软骨细胞诱导液诱导培养7,14 d观察各项指标。 结果与结论：经成软骨细胞诱导液处理后,小鼠毛囊来源的间充质干细胞中CD44(+)细胞数量无明显增加, 硫酸黏多糖含量无变化,CD54(+)细胞和CD166(+)细胞则显著增加,两者硫酸黏多糖含量亦明显升高。表明小鼠毛囊来源的间充质干细胞能诱导形成软骨样细胞;CD44不能作为小鼠毛囊来源的间充质干细胞向软骨细胞分化的细胞表面标记物;CD54和CD166以及硫酸黏多糖可作为对小鼠毛囊来源的间充质干细胞向软骨细胞分化的监测指标。     

生长分化因子5诱导脂肪干细胞复合Ⅰ型胶原支架成软骨细胞的分化

背景：前期实验中发现生长分化因子5可以诱导脂肪干细胞向软骨细胞分化,但在复合Ⅰ型胶原支架的体外培养条件下其向软骨细胞分化的能力尚未见研究报道。 目的：探讨生长分化因子5诱导脂肪干细胞复合Ⅰ型胶原支架向软骨细胞分化的能力。 方法：从兔脂肪组织中分离培养脂肪干细胞,使用倒置相差显微镜观察细胞形态,使用免疫荧光对其表型进行鉴定。在复合Ⅰ型胶原支架条件下,加入外源性生长分化因子5对脂肪干细胞向软骨细胞进行诱导,在诱导14 d时,采用苏木精-伊红染色和扫描电镜对诱导的细胞进行形态学观察。在诱导7,14和21 d时,采用反转录PCR方法检测诱导的细胞的Ⅱ型胶原和蛋白多糖mRNA表达情况。 结果与结论：原代脂肪干细胞贴壁生长,呈梭形、多角形分布,细胞表面抗原CD44、CD49d 阳性,CD106 阴性。生长分化因子5诱导的脂肪干细胞与Ⅰ型胶原支架黏附良好,增殖能力旺盛,细胞表面存在着大量的细胞外基质分泌,Ⅱ型胶原和蛋白聚糖mRNA表达水平明显增加。说明生长分化因子5能够成功诱导复合Ⅰ型胶原支架的脂肪干细胞成软骨细胞分化。     

Cell sources for the regeneration of articular cartilage: the past,the horizon and the future

Avascular, aneural articular cartilage has a low capacity for self‐repair and as a consequence is highly susceptible to degradative diseases such as osteoarthritis. Thus the development of cell‐based therapies that repair focal defects in otherwise healthy articular cartilage is an important research target, aiming both to delay the onset of degradative diseases and to decrease the need for joint replacement surgery. This review will discuss the cell sources which are currently being investigated for the generation of chondrogenic cells. Autologous chondrocyte implantation using chondrocytes expanded ex vivo was the first chondrogenic cellular therapy to be used clinically. However, limitations in expansion potential have led to the investigation of adult mesenchymal stem cells as an alternative cell source and these therapies are beginning to enter clinical trials. The chondrogenic potential of human embryonic stem cells will also be discussed as a developmentally relevant cell source, which has the potential to generate chondrocytes with phenotype closer to that of articular cartilage. The clinical application of these chondrogenic cells is much further away as protocols and tissue engineering strategies require additional optimization. The efficacy of these cell types in the regeneration of articular cartilage tissue that is capable of withstanding biomechanical loading will be evaluated according to the developing regulatory framework to determine the most appropriate cellular therapy for adoption across an expanding patient population.     

胎盘来源的间充质干细胞体外分离培养及向软骨细胞分化的研究

目的对人胎盘间充质干细胞体外分离培养及向软骨细胞分化进行研究,为软骨组织工程提供种子细胞。方法取人正常分娩后的胎盘,用组织块培养法分离获取胎盘间充质干细胞,对所获细胞进行体外培养和表面标志的流式细胞仪分析。对经过证实的骨髓间充质干细胞用含TGF-β_3、维生素C、胰岛素、地塞米松、转铁蛋白的诱导培养基处理7-28d,对诱导细胞进行甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原染色,鉴定诱导后的软骨细胞表型。结果培养的人胎盘间充质干细胞均一表达CD_(29)和CD_(44),而CD_(31)、CD_(34)、CD_(45)和HLA-DR呈阴性。细胞经诱导液作用14d后,甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原染色阳性。结论采用组织块培养法能分离获取高纯度的人胎盘间充质干细胞,该细胞经诱导液作用可定向分化为软骨细胞。     

组织工程软骨研究进展

组织工程学是 2 0世纪 80年代末期发展起来的一门新兴边缘学科。它是综合应用工程学和生命科学的基本原理、理论和技术 ,在体外预先构建有生命的种植体 ,然后植入体内修复组织缺损 ,替代组织器官的一部分或全部功能。软骨为单一细胞 (软骨细胞 )构成组织 ,透明软骨、弹性软骨和纤维软骨组成人体重要结构 ,具有十分重要的生理功能。组织工程软骨是第一个组织工程化组织 ,在矫形外科和整形外科领域 ,组织工程软骨研究受到高度重视 ,发展迅速。本文介绍矫形外科领域中组织工程软骨研究发展。1　种子细胞1 1　软骨细胞多数研究以软骨细胞为种子…     

环境、材料、安全、可控：组织工程技术修复关节软骨的症结*

背景：传统的软骨缺损的修复方法都有其局限性,组织工程技术的出现从根本上改变了“以创伤修复创伤”的传统治疗模式。 目的：总结分析目前组织工程技术修复关节软骨的研究进展。 方法：由第一作者检索1990年至2011年 PubMed数据及中国知网数据库有关应用组织工程技术修复关节软骨方面的文献。共检索中文187 篇,英文211 篇,最终保留49篇进入结果分析。 结果与结论：软骨组织工程的主要方法就是应用工程学和生命科学原理,在体外分离、培养、扩增所需要的种子细胞,然后将之种植于合适的生物支架材料上,将细胞支架复合体植入体内组织缺损部位,并加入一定的诱导条件,逐渐形成新的有功能的软骨组织。文章在种子细胞的选择方面重点叙述了自体软骨细胞、异体软骨细胞、胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞的研究进展;在细胞诱导及条件培养方面重点叙述了细胞因子、细胞条件培养、转基因技术的研究进展;并对生物支架材料的选择和研究进行了相关叙述。找到最理想的种子细胞,合理联合应用细胞因子,更加真实的模拟细胞生存的微环境,基因工程安全、高效、可控转染,构建理想的支架材料,将是今后组织工程研究的重点和热点。     

真皮脱细胞基质复合骨髓间充质干细胞修复比格犬关节软骨缺损

BACKGROUND: Dermis-derived extracellular matrix, as a cartilage repair scaffold, provides a space for the growth of cartilage tissue, and promotes cell adhesion and proliferation. Bone marrow mesenchymal stem cells have the potential to differentiate into chondrocytes. Both of them used alone have disadvantages.     

CD146阳性亚群有作为软骨组织工程种子细胞的应用潜力

文题释义：CD146：也称为MUC18,MCAM,Mel-CAM或S-Endo1,是一种跨膜糖蛋白,同时属于免疫球蛋白超级家族的一员。在人体组织中,CD146阳性细胞被认为是微血管的壁细胞,其具有较强的增殖、迁移及自我更新能力。 组织工程种子细胞：组织工程包括3个关键要素——种子细胞、支架和活性因子,其中种子细胞应具有良好的细胞活性、增殖能力、分化及合成基质等生物功能。 背景：再生医学的发展、组织工程技术的出现为软骨缺损重建提供了新的解决思路。在组织工程中,间充质干细胞是应用广泛的种子细胞,然而干细胞作为一个异质性的细胞群体其不同亚群发挥着不同的功能。因此,应用间充质干细胞关键功能亚群进行软骨修复具有广泛应用前景。 目的：从人脂肪间充质干细胞中分离出CD146阳性亚群细胞,验证其生物学特性及其作为软骨组织工程种子细胞的潜力。 方法：人脂肪间充质干细胞由浙江金时代生物技术有限公司提供,通过流式细胞术对人脂肪间充质干细胞表面标志物进行鉴定,应用免疫磁珠分选方法从人脂肪间充质干细胞中分选出CD146阳性表达的细胞亚群。通过基因芯片检测技术及生物信息学分析技术揭示2种细胞的分子特性;体外诱导2种细胞成软骨分化并进行鉴定;冻存复苏前后检测2种细胞的细胞活性及凋亡情况。 结果与结论：①人脂肪间充质干细胞表达高水平干细胞相关标志物CD73、CD90,不表达造血干细胞相关标志物CD34、CD45、HLA-DR;②生物信息分析结果表明CD146阳性亚群细胞与脂肪间充质干细胞相比在炎症通路及骨骼肌肉系统疾病有不同功能;③CD146阳性亚群细胞能够成球软骨分化,并且其成软骨分化能力要优于人脂肪间充质干细胞;④CD146阳性亚群细胞复苏后凋亡情况和活性均要优于人脂肪间充质干细胞;⑤结果表明,CD146阳性亚群细胞具有良好的成软骨分化潜力,是一种具有前景的软骨组织工程种子细胞。 ORCID: 0000-0003-4210-4708(眭翔) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

基因修饰骨髓间充质干细胞修复关节软骨损伤

背景：随着生物技术的发展,通过转基因技术修饰细胞,从而获得长期稳定表达的生物活性因子以治疗关节软骨损伤逐渐引起重视。 目的：就基因修饰的骨髓间充质干细胞在修复关节软骨损伤中的应用作一综述。 方法：由第一作者检索1990至2011年PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)有关基因修饰骨髓间充质干细胞修复关节软骨损伤的文献,英文检索词为“cartilage,gene therapy,mesenchymal stem cells,tissue engineering,bioactive factor,vector”。共纳入15篇文献归纳总结。 结果与结论：骨髓间充质干细胞已被广泛应用于修复关节软骨损伤。通过转基因技术将特定外源基因导入骨髓间充质干细胞,联合细胞治疗和基因治疗可达到更好的治疗效果,在关节软骨损伤的治疗中有广阔的应用前景。     

骨髓间充质干细胞移植治疗颞下颌关节骨关节病

背景：随着干细胞技术的发展,利用组织工程技术修复软骨损伤成为一种可能,而骨髓间充质干细胞由于其优良的特性成为研究重点。 目的：通过体外培养骨髓间充质干细胞,注入兔颞下颌关节紊乱病动物模型,观察干细胞对兔颞下颌关节紊乱病的治疗效果。 方法：通过体外全血贴壁法培养骨髓间充质干细胞并进行鉴定;细胞在体外扩增,诱导成软骨细胞后待用。以Ⅱ型胶原酶进行颞下颌关节腔内注射,建立颞下颌关节紊乱病动物模型,关节腔内注射诱导后成软骨细胞设为实验组,对照组注射未进行诱导的细胞进行比较,通过观察动物咀嚼和组织切片观察治疗效果。 结果与结论：实验分离的细胞7-14 d可见少量集落形成,20 d时观察见细胞基本铺满瓶底。经stro-1⁺、CD44⁺流式细胞及免疫组化测定细胞表达间充质干细胞特性;细胞在诱导成软骨细胞后Ⅱ型胶原免疫组化染色强阳性。兔颞下颌关节注射胶原酶可在2周时出现偏侧咀嚼症状,骨髓间充质干细胞诱导的成软骨细胞关节腔注入动物模型后,实验组明显弱于对照组。组织切片显示诱导的成软骨细胞可促进关节损伤的修复,软骨及胶原生成多于对照组。说明骨髓间充质诱导的成软骨细胞关节腔注入后可促进兔颞下颌关节骨关节病愈合。     

Regenerated silk fibroin scaffold and infrapatellar adipose stromal vascular fraction as feeder-layer: a new product for cartilage advanced therapy

Articular cartilage has limited repair and regeneration potential, and the scarcity of treatment modalities has motivated attempts to engineer cartilage tissue constructs. The use of chondrocytes in cartilage tissue engineering has been restricted by the limited availability of these cells, their intrinsic tendency to lose their phenotype during the expansion, as well as the difficulties during the first cell adhesion to the scaffold. Aim of this work was to evaluate the intra-articular adipose stromal vascular fraction attachment on silk fibroin scaffold to promote chondrocytes adhesion and proliferation. Physicochemical characterization has demonstrated that three-dimensionally organized silk fibroin scaffold is an ideal biopolymer for cartilage tissue engineering; it allows cell attachment, scaffold colonization, and physically cell holding in the area that must be repaired; the use of adipose-derived stem cells is a promising strategy to promote adhesion and proliferation of chondrocytes to the scaffold as an autologous human feeder layer.