软骨组织工程研究中的干细胞

近来,干细胞作为一种自体软骨细胞的替代物,在软骨组织工程中日益得到重视.骨髓源性干细胞在多种条件下均能表现出软骨形成的潜能.脂肪源性十细胞是一种从脂肪组织中分离获得成的纤维细胞样干细胞群,经体外一段时间培养后,获得稳定的扩增,其衰老的水平较低,在三维培养环境下可分化为软骨细胞.肌肉、滑膜和骨膜是骨髓和脂肪组织之外的用于软骨修复的其他干细胞源.人类胚胎干细胞和原代软骨细胞共培养,可以诱导软骨形成,但对其选择纯化较为困难,且胚胎十细胞具有致瘤性,临床使用尚存在伦理学问题.     

间充质干细胞在软骨组织工程中的作用研究

间充质干细胞是一类存在于人体多种组织中的非造血多潜能细胞,可以自我更新或分化为骨、软骨或脂肪组织等多种细胞。近年来间充质干细胞在软骨组织工程中的研究取得了巨大进展,本文就间充质干细胞诱导成软骨细胞的因素及其在关节软骨损伤、免疫性疾病、组织修复和软骨组织工程中的应用研究等方面展开综述。     

间充质干细胞在关节软骨组织工程中的应用

背景：组织工程技术的发展为关节软骨缺损修复和功能重建提供了新的方法和思路。目的：探讨以间充质干细胞作为种子细胞在关节软骨组织工程中的应用和研究进展。 方法：由第一作者检索 PubMed 数据库中2000-01-01/2014-09-30有关间充质干细胞和关节软骨组织工程的文献,检索词为“articular cartilage defects, cartilage tissue engineering, mesenchymal stem cel s”。共检索到70篇相关文献,对其中49篇文献进行综述。 结果与结论：关节软骨缺损自身修复能力很有限,目前的临床治疗手段无法达到满意修复,而组织工程的发展为解决这个问题提供了新思路。在种子细胞选择方面,软骨细胞去分化能力有限,胚胎干细胞受到伦理、法律等方面的制约,而间充质干细胞因其自体来源、易扩增、具有软骨分化潜能而受到广泛重视。但目前应用组织工程方法修复关节软骨缺损的效果存在一定的争议,主要是远期功能距离临床应用存在一定差距,在修复组织结构和生物力学方面还需要进一步研究。     

骨髓基质干细胞和基因强化组织工程在软骨修复中的研究进展

由于软骨细胞已近成熟细胞，体外扩增能力较弱，因而限制了其临床应用。骨髓基质于细胞(mesenchymal stem cells。MSCs)具有强大的自我增殖能力和分化多潜能性，可通过TGF-8信号传导通路等途径控制MSCs向软骨方向分化，MSCs这种可在体外控制性培养并能在植入体内后分化成软骨的特性，为软骨修复和再生治疗开辟了新途径。但是，软骨修复只是一个阶段性的过程而不需长时间的表达，这与基因治疗表达目的基因的时间有限性相一致，两者结合形成了基因强化组织工程(gene-enhanced tissue engineering)技术，该技术是将诱导成软骨因子基因通过基因治疗的手段作用于软骨损伤局部使其在原位转染周围的软骨细胞，或在软骨缺损部位造成生长因子适当水平的表达并持续一段时间，从而显示了诱人的应用前景。     

骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中的应用

目的：总结近年来骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中应用的文献，阐明骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中的应用前景。资料来源：应用计算机检索Medline 1996—01／2004—12文章，检索词为“Bone marrow mesenchymal stem cells,Bone tissue engineering,Cartilagetissue engineering”限定文章语言种类为English。资料选择：纳入标准：骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中应用的文献。排除标准：①较陈旧的文献。②重复研究。资料提炼：共收集到190篇与骨髓间充质干细胞和骨及软骨组织工程有关的文献，其中30篇符合纳入标准。资料综合：①骨髓间充质干细胞的成骨分化：骨髓间充质干细胞具有在一定的环境下向成骨细胞和软骨细胞分化的能力。（缈骨髓间充质干细胞在骨和软骨组织工程中的应用：研究表明，骨髓间充质干细胞复合适宜载体可用来修复骨缺损，但因骨缺损的多样性和载体材料本身的特点，目前尚未找到理想的骨组织工程支架材料，还未探明骨髓间充质干细胞与支架材料复合的最佳浓度和最佳时间；骨髓间充质干细胞体外诱导性培养和体内关节软骨的修复均能有效地生成软骨，但只能达到组织形态及生化成分上类似，不能实现与原有软骨相同的再生。③骨髓间充质干细胞的软骨分化潜能：骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能，适宜条件下还能向软骨方向分化，但其增殖和定向软骨分化需适宜生长因子调控。结论：骨髓间充质干细胞完全具备理想的骨软骨组织工程种子细胞的特点，在骨软骨组织工程方面是非常有应用前景的种子细胞。     

自体骨髓基质干细胞在软骨组织工程的进展

创伤和各种骨关节疾病引起的关节软骨缺损在临床上十分常见 ,全国有数百万人忍受着由关节疾病而造成的痛苦和不便。但是 ,软骨的再生和自我修复能力却极其有限 ,当软骨缺损直径大于 4mm时 ,难以正常修复。目前软骨缺损尚无特效治疗方法 ,但随着组织工程学发展 ,尤其是骨髓中基质干细胞 (mesenchymalstemcells ,MSCs)的发现 ,给关节软骨缺损的修复带来希望。本文就自体骨髓MSCs在软骨组织工程方面的应用及进展进行综述。1　自体骨髓基质干细胞的生物特性　　骨髓MSCs的形态呈纤维样 ,可聚集成均匀的集落 ,细胞表面蛋白如SH2、SH 3、CD2…     

人脂肪干细胞体外培养特性及成脂成软骨分化

目的:观察人脂肪组织间充质干细胞体外分离培养及成脂、成软骨诱导分化的生物学性状,探讨其作为软骨组织工程种子细胞的可行性。方法:实验于2006-08/2007-03在吉林大学中日联谊医院前列腺疾病防治研究中心完成主要工作。实验方法:①人脂肪组织来源于健康成年女性腹部吸脂术,酶消化法分离出脂肪间充质干细胞,接种于含体积分数为0.10胎牛血清的高糖DMEM培养基进行原代培养。②取第3代脂肪间充质干细胞,采用细胞计数法测定细胞生长曲线,流式细胞仪测定CD13、CD34抗原的表达,免疫荧光法测定CD34抗原的表达。③取第3代脂肪间充质干细胞,用含体积分数为0.10胎牛血清、0.5mmol/LIBMX、1μmol/L地塞米松、10μmol/L胰岛素的成脂诱导培养基和含体积分数为0.01胎牛血清、10μg/L转化生长因子β1、50nmol/L抗坏血酸、6.25mg/L胰岛素的成软骨诱导培养基分别诱导分化。④每天用倒置显微镜观察细胞形态及增殖变化,油红"O"、AB-PSA染色和Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色检测成脂、成软骨分化情况。结果:①体外培养的脂肪间充质干细胞呈扁平的长梭形,细胞形态均一,传代稳定。间质细胞相关标志CD13和干细胞相关标志CD34表达阳性。②定向诱导后表现出脂肪细胞和软骨细胞特性。经成脂诱导,细胞内出现空泡,油红"O"染色呈红色;经成软骨染色,AB-PSA染色呈紫红色,Ⅱ型胶原免疫细胞化学染色胞浆呈棕黄色。结论:脂肪干细胞能向软骨细胞方向诱导分化,可作为软骨组织工程种子细胞。     

人骨髓间质干细胞作为软骨组织工程种子细胞的鉴定

目的：为软骨组织工程寻求一种新的种子细胞来源，对从人骨髓中所分离培养的骨髓间质干细胞(mesenchymal stem cells，MSCs)进行鉴定。方法：利用流式细胞仪对所分离培养的细胞表面标志物(CD29,CD44,CD14，CD34，CD45)进行分析鉴定。结果：细胞表面抗原抗CD29，CD44抗体为阳性，抗CD14,CD34,CD45抗体为阴性。结论：采用流式细胞仪对人MSCs鉴定结果可为组织工程种子细胞的获得提供基础。     

骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中的应用

目的:总结近年来骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中应用的文献,阐明骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中的应用前景。资料来源:应用计算机检索Medline1996-01/2004-12文章,检索词为“Bonemarrowmesenchymalstemcells,Bonetissueengineering,Cartilagetissueengineering”限定文章语言种类为English。资料选择:纳入标准:骨髓间充质干细胞在骨及软骨组织工程中应用的文献。排除标准:①较陈旧的文献。②重复研究。资料提炼:共收集到190篇与骨髓间充质干细胞和骨及软骨组织工程有关的文献,其中30篇符合纳入标准。资料综合:①骨髓间充质干细胞的成骨分化:骨髓间充质干细胞具有在一定的环境下向成骨细胞和软骨细胞分化的能力。②骨髓间充质干细胞在骨和软骨组织工程中的应用:研究表明,骨髓间充质干细胞复合适宜载体可用来修复骨缺损,但因骨缺损的多样性和载体材料本身的特点,目前尚未找到理想的骨组织工程支架材料,还未探明骨髓间充质干细胞与支架材料复合的最佳浓度和最佳时间;骨髓间充质干细胞体外诱导性培养和体内关节软骨的修复均能有效地生成软骨,但只能达到组织形态及生化成分上类似,不能实现与原有软骨相同的再生。③骨髓间充质干细胞的软骨分化潜能:骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能,适宜条件下还能向软骨方向分化,但其增殖和定向软骨分化需适宜生长因子调控。结论:骨髓间充质干细胞完全具备理想的骨软骨组织工程种子细胞的特点,在骨软骨组织工程方面是非常有应用前景的种子细胞。     

干细胞在皮肤组织工程中的应用

目前还没有一种理想的组织工程皮肤能满足临床严重皮肤缺损患者的需求,其重要原因之一是无合适的种子细胞来源.干细胞在皮肤组织工程巾的应用已取得了很大进展,但仍存在一些问题需要解决.基于此,文章重点介绍了胚胎下细胞、表皮下细胞和问充质干细胞等有代表性的干细胞的分离、培养以及在皮肤组织工程中的应用现状,并提出了存在的问题和下一步的研究方向,以期研制出更理想的组织工程皮肤替代物.     

骨髓间充质干细胞构建组织工程软骨修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的:体外培养骨髓间充质干细胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells,BM-MSCs)并以壳聚糖作为组织工程细胞外支架构建组织工程软骨,探讨其在软骨组织工程中的应用.方法:分离兔BM-MSCs并进行体外传代培养.观察细胞形态及其变化,检测免疫表型CD71的表达;绘制并比较不同代次细胞的生长曲线.传代培养后,检测第2、3、4代BM-MSCs的软骨特异性Ⅱ型胶原(collagenⅡ,ColⅡ)的mRNA的表达.取6只新西兰成年白兔,随机分为两组,A组为单纯壳聚糖支架修复组,B组为壳聚糖支架复合BM-MSCs修复组.分别于术后4、8周处死动物,观察新生区软骨组织修复情况.结果:体外培养获得高纯度且传代能力强的BM-MSCs.修复术后4周,A组仅有纤维组织增生,甲苯胺蓝染色较淡;B组关节软组织缺损处有软骨样组织及胶原生成.术后8周,B组关节软骨缺损处有较明显的软骨组织增生;A组仅在与正常软骨交界处有少量的软骨组织生成;免疫组织化学显示B组ColⅡ有表达.结论:密度梯度离心法联合差速贴壁法能提高BM-MSCs的纯度,通过该途径获得的BM-MSCs可作为软骨组织工程的种子细胞.壳聚糖是比较理想的新型软骨组织工程支架,以BM-MSCs复合壳聚糖构建的组织工程软骨能够较好地修复兔关节软骨缺损.     

深低温冻存软骨细胞构建组织工程化软骨

目的 :研究深低温冻存的软骨细胞作为种子细胞构建组织工程化软骨的能力。方法 :取 2周龄新西兰兔关节软骨细胞 ,经深低温冻存、复苏及体外培养 ,取第 3代对数生长期培养细胞 ,制成细胞悬液 ,调整其为 5× 10 7个 / ml左右 ,接种于 PGA三维支架材料上 ,复合物体外培养 1周 ,移植于裸鼠皮下 ,术后 12周取材 ,行大体及组织学观察。结果 :经深低温冻存的软骨细胞与新鲜的软骨细胞一样形成了预定形态的软骨结构 ,组织学观察有软骨生成及基质分泌 ,单纯PGA支架及单纯的细胞悬液无软骨组织生成。结论 :经深低温冻存的软骨细胞保持了分裂增殖及合成基质的能力 ,可用于组织工程构建组织工程化软骨     

可注射性软骨细胞支架材料的研究进展

软骨组织是人体内重要的支撑结缔组织，是骨关节、气管、耳廓、鼻等器官的重要组成部份。临床上因先天性疾患、创伤、炎症或肿瘤引起的各种软骨缺损较为常见。在其修复中往往受自然材料不足或较大供区伤害以及较沉重的经济负担等因素制约。     

组织干细胞的研究进展

干细胞是个体生命过程中产生和存在的具有高度自我更新能力和多向分化潜能的细胞群体。目前，在干细胞工程领域主要以胚胎干细胞和组织干细胞为研究对象，同时随着组织工程的发展，细胞的替代治疗已成为治疗一些疾病的新途径。组织干细胞在体外被扩增和定向诱导为一些所需细胞，然后植入患者体内，用以修复损伤，替代退行性组织，以及改善遗传性缺陷组织的功能。本文结合近几年国内外干细胞的研究进展，主要就组织干细胞的生物学特性及其临床应用前景作一综述。     

HLA Engineering of Human Pluripotent Stem Cells

The clinical use of human pluripotent stem cells and their derivatives is limited by the rejection of transplanted cells due to differences in their human leukocyte antigen (HLA) genes. This has led to the proposed use of histocompatible, patient-specific stem cells; however, the preparation of many different stem cell lines for clinical use is a daunting task. Here, we develop two distinct genetic engineering approaches that address this problem. First, we use a combination of gene targeting and mitotic recombination to derive HLA-homozygous embryonic stem cell (ESC) subclones from an HLA-heterozygous parental line. A small bank of HLA-homozygous stem cells with common haplotypes would match a significant proportion of the population. Second, we derive HLA class I–negative cells by targeted disruption of both alleles of the Beta-2 Microglobulin (B2M) gene in ESCs. Mixed leukocyte reactions and peptide-specific HLA-restricted CD8⁺ T cell responses were reduced in class I–negative cells that had undergone differentiation in embryoid bodies. These B2M^−/− ESCs could act as universal donor cells in applications where the transplanted cells do not express HLA class II genes. Both approaches used adeno-associated virus (AAV) vectors for efficient gene targeting in the absence of potentially genotoxic nucleases, and produced pluripotent, transgene-free cell lines.     

组织工程技术联合早期康复治疗关节软骨缺损

目的 :观察组织工程技术联合早期康复对关节软骨缺损修复的影响。方法 :用Percoll密度梯度离心法分离羊自体骨髓间充质干细胞 (MSCs) ,体外扩增并与多孔生物陶瓷 β 磷酸三钙 ( β TCP)复合后手术植入羊右侧股骨内侧髁负重关节面缺损处 ( 8× 4mm)作为实验组 ,其中又分为术后给予康复干预的实验组 1和让其自由活动的实验组 2 ,并设空白组作为对照组。术后 12周取材 ,进行大体观察、组织学分析。结果 :实验组 1和 2的缺损修复区均生成外观透明的新生软骨 ,实验组 1新生软骨组织表面与周边正常软骨自然连续 ,平齐 ,而实验组 2修复平面略下陷 ;组织学均表现为 β TCP支架材料大部分降解 ,新生软骨组织基质异染明显。对照组缺损未得到明显修复。结论 :以 β TCP多孔生物陶瓷为支架材料 ,自体MSCs为种子细胞构建的组织工程化软骨具有明显的关节软骨缺损修复能力 ,辅以一定的康复干预措施更有利于关节软骨缺损的早期修复 ,显示了广阔的临床应用前景