关节软骨缺损修复的基因治疗实验——人胰岛素样生长因子I基因转染软骨细胞及其在软骨细胞中的表达

目的:探讨胰岛素样生长因子I基因转染人软骨细胞的可能性及其在软骨细胞中的表达,并初步判断转基因细胞的生物学功能变化。方法:实验于2002-07/2003-06在中山大学附属第二医院医学研究中心完成。①构建pcDNA3.1-胰岛素样生长因子I/GS质粒,将构建质粒在大肠杆菌DH10B中大量扩增后,抽提纯化质粒,并对质粒进行测序鉴定。②将鉴定的质粒用阳离子脂质体转染人关节软骨细胞,通过逆转录-聚合酶链反应、Westren-blot等方法检测胰岛素样生长因子I基因在人关节软骨细胞中的表达。③分别将同代软骨细胞与转基因细胞的培养液、软骨细胞与转基因细胞裂解液和二甲基亚甲蓝共孵育后,检测各混合液的吸光度,以此判断同代软骨细胞、转基因细胞、软骨细胞培养液、转基因细胞培养液中的蛋白多糖含量。结果:①质粒鉴定结果:质粒抽提纯化后电泳可见3条DNA条带,符合质粒的电泳图谱;质粒的测序结果和胰岛素样生长因子I基因序列完全吻合。②胰岛素样生长因子I基因在软骨细胞中的表达:质粒转染软骨细胞后,反转录-聚合酶链反应能见到298bp的胰岛素样生长因子ImRNA片断的表达;Western-blot可见7.6ku的胰岛素样生长因子I蛋白表达条带。③转胰岛素样生长因子I基因对软骨细胞分泌蛋白多糖的影响:转基因软骨细胞裂解液和同代的软骨细胞裂解液的蛋白多糖含量分别是(5.23±0.62)mg/L和(2.47±0.31)mg/L,两组比较,差异有显著性意义(t=2.88,P<0.05);转基因软骨细胞培养液和同代非转染软骨细胞培养液中的蛋白多糖含量分别为(9.92±1.04)mg/L和(4.56±0.51)mg/L,两组比较,差异有显著性意义(t=6.47,P<0.05)。结论:胰岛素样生长因子I基因转染人关节软骨细胞后能在软骨细胞中表达,并能促进软骨细胞分泌软骨基质蛋白多糖,具有促DNA合成和维持软骨细胞表型稳定的能力。转胰岛素样生长因子I基因软骨细胞的研究为体外软骨组织工程和关节软骨病的基因治疗提供了直接的实验依据。     

关节软骨缺损修复的基因治疗实验 人胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染软骨细胞及其在软骨细胞中的表达

目的：探讨胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染人软骨细胞的可能性及其在软骨细胞中的表达，并初步判断转基因细胞的生物学功能变化。方法：实验于2002-07／2003-06在中山大学附属第二医院医学研究中心完成。①构建pcDNA3.1-胰岛素样生长因子Ⅰ／GS质粒。将构建质粒在大肠杆菌DH10B中大量扩增后，抽提纯化质粒，并对质粒进行测序鉴定。②将鉴定的质粒用阳离子脂质体转染人关节软骨细胞，通过逆转录-聚合酶链反应、Westren-blot等方法检测胰岛素样生长因子Ⅰ基因在人关节软骨细胞中的表达。③分别将同代软骨细胞与转基因细胞的培养液、软骨细胞与转基因细胞裂解液和二甲基亚甲蓝共孵育后，检测各混合液的吸光度，以此判断同代软骨细胞、转基因细胞、软骨细胞培养液、转基因细胞培养液中的蛋白多糖含量。结果：①质粒鉴定结果：质粒抽提纯化后电泳可见3条DNA条带，符合质粒的电泳图谱；质粒的测序结果和胰岛素样生长因子Ⅰ基因序列完全吻合。②胰岛素样生长因子Ⅰ基因在软骨细胞中的表达：质粒转染软骨细胞后，反转录-聚合酶链反应能见到298bp的胰岛素样生长因子ⅠmRNA片断的表达；Western-blot可见7．6ku的胰岛素样生长因子Ⅰ蛋白表达条带。③转胰岛素样生长因子Ⅰ基因对软骨细胞分泌蛋白多糖的影响：转基因软骨细胞裂解液和同代的软骨细胞裂解液的蛋白多糖含量分别是（5．23&;#177;0．62）mg／L和（2．47&;#177;0．31）mg／L．两组比较，差异有显著性意义（t=2．88，P〈0．05）；转基因软骨细胞培养液和同代非转染软骨细胞培养液中的蛋白多糖含量分别为（9．92&;#177;1．04）mg／L和（4．56&;#177;0．51）mg／L，两组比较，差异有显著性意义（t=6．47，P〈0．05）。结论：胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染人关节软骨细胞后能在软骨细胞中表达，并能促进软骨细胞分泌软骨基质蛋白多糖，具有促DNA合成和维持软骨细胞表型稳定的能力。转胰岛素样生长因子Ⅰ基因软骨细胞的研究为体外软骨组织工程和关节软骨病的基因治疗提供了直接的实验依据。     

携带人胰岛素样生长因子Ⅰ基因的重组腺病毒体外转导培养关节软骨细胞

目的:胰岛素样生长因子Ⅰ通常被认为是软骨生长和稳定中最关键的生长因子之一,可以促进软骨细胞合成Ⅱ型胶原和蛋白多糖.应用携带人胰岛素样生长因子Ⅰ基因的重组腺病毒(Adenovirus-human insulin like growth factor-Ⅰ transgene construct,Ad-hIGF-Ⅰ)体外转导培养关节软骨细胞,探讨其在体外促进软骨细胞外基质成分生成的能力.方法:实验于2005-01/2007-04在大连医科大学附属四院骨科实验室完成.分离培养3周龄兔膝关节及股骨头软骨细胞,将受测细胞随机分为转导组与未转导组,以500感染复数的Ad-hlGF-I转导第1代软骨细胞,转导组中的第1,3,5,7代细胞分别为转导后48 h,3周,7周和9周的软骨细胞.采用样本碱水解法、阿利新蓝法和酶联免疫吸附方法检测转导组和未转导组的第1,3,5,7代细胞羟脯氨酸、糖胺多糖、胰岛素样生长因子I蛋白浓度.结果:①倒置显微镜观察,转导组兔关节软骨细胞生长增殖稳定,至第7代仍旧以三角形、梭形及纺锤形细胞为主,偶见长梭形和树根形细胞,且轮廓清晰,透亮度大,折光性强;而末转导组细胞培养至第4代时即己出现长梭形细胞,自第5代细胞形态几乎全部变成长梭形.②随着培养时间延长和传代次数增加,软骨细胞上清液中胰岛素样生长因子I蛋白、羟脯氨酸和糖胺多糖浓度的逐渐降低,转导组软骨细胞均高于同代未转导组细胞(P<0.05).结论:携带人胰岛素样生长因子I基因的重组腺病毒体外转导的关节软骨细胞,可以稳定产生内源性的胰岛素样生长因子I,并进而促进软骨细胞分泌Ⅱ型胶原和蛋白多糖.     

人半月板纤维软骨细胞对人胰岛素样生长因子Ⅰ的效应反应

背景：人类半月板纤维软骨细胞可能会对有积极生物学效应的生长因子产生反应，例如人胰岛素样生长因子Ⅰ，半月板细胞也可能会成为将来临床基因治疗的有效供体。目的：拟观察人半月板纤维软骨细胞对人胰岛素样生长因子Ⅰ的效应反应。设计、时间及地点：开放性实验，于200710／200804在青岛大学附属医院骨科实验室完成。材料：收集半月板撕裂和盘状半月板患者关节镜手术中切取的半月板组织用于人半月板纤维软骨细胞培养。方法：利用聚合酶链式反应从人肝细胞cDNA文库中获得人胰岛素样生长因子Ⅰ基因，将其克隆入双顺反子真核表达载体pIRES2，EGFP中。将关节镜手术中切取的成人半月板组织，体外进行分离培养。利用阳离子脂质体FuGene6将人胰岛素样生长因子Ⅰ转染入人半月板纤维软骨细胞中。主要观察指标：转染人胰岛素样生长因子Ⅰ后增强型绿色荧光蛋白的表达；检测细胞上清中人胰岛素样生长因子Ⅰ的分泌浓度；流式细胞仪检测细胞转染后的变化。结果：基因测序及酶切，聚合酶链反应等均证实人胰岛素样生长因子Ⅰ基因的正确克隆，并形成正确的真核表达载体plRES2-EGFP-hIGF—Ⅰ。人半月板纤维软骨细胞在接种40h后贴壁并伸展为成纤维细胞样，三角形或多角形外观。增强型绿色荧光蛋白的表达逐渐增加，在转染后56h达到峰值。细胞上清中人胰岛素样生长因子Ⅰ蛋白质的浓度变化趋势类似增强型绿色荧光蛋白的表达，峰值可达22．68μg／L。蛋白免疫印迹、反转录聚合酶链反应和免疫组织化学染色均证实人胰岛素样生长因子I蛋白质的存在。转染后部分细胞表型发生变化，增殖加速。流式细胞仪检测转染后S期细胞比例增多。结论：人类半月板纤维软骨细胞可被阳离子脂质体安全有效地转染，转染的人胰岛素样生长因子Ⅰ基因可分泌较高水平的生长因子并加速细胞的增殖。     

转基因同种异体组织工程软骨修复兔膝关节全层缺损

目的：观察转人胰岛素样生长因子Ⅰ基因同种异体组织工程软骨对兔膝关节软骨全层缺损的修复作用。 方法：实验于2004～08／2005—08在军事兽医研究所病毒室及长春生物制品研究所实验室完成。①取出生28d新西兰白兔的关节软骨，采用机械分离及Ⅱ型胶原酶消化法获得分离的兔软骨细胞，用单层培养扩增。②用脂质体法使胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染兔关节软骨细胞。③以经过转染的兔关节软骨细胞作为种子细胞，牛Ⅰ型胶原作为支架，体外构建转基因同种异体组织工程软骨。④5个月龄的新西兰白兔80只制备关节软骨缺损模型，分别移植入不同组别的移植物：空白对照组、单纯支架组、单纯软骨细胞附和支架组、经过转染的软骨细胞附和支架组、自体软骨移植组，分别于术后4，8，16，24周处死各组动物4只取材，观察兔膝关节软骨全层缺损的修复情况。结果：①G418培养液筛选结果：通过G-418对于兔关节软骨细胞的最小致死剂量的测定得出，G418对软骨细胞的最小致死剂量为0．4g／L。转染后软骨细胞经0．4g／L G418筛选，2周后得到抗G418的阳性细胞克隆，而未转染细胞在含G418的培养液中逐渐全部死亡，初步证明人胰岛素样生长因子Ⅰ基因的转染成功。②原位杂交检测结果：转染软骨细胞胞浆中有氯化镍紫蓝色颗粒阳性杂交信号说明有人胰岛素样生长因子1mRNA的表达；未转染细胞则未见阳性信号。③免疫组织化学检测结果：在转染的软骨细胞胞浆中有棕黄色颗粒样阳性信号，说明有Ⅱ型胶原蛋白表达，证明稳定表达人胰岛素样生长因子Ⅰ的转染软骨细胞保持Ⅱ型胶原的表达。④软骨缺损修复后的组织学评价结果：在试验所观察的24周内，软骨基本稳定，而且转胰岛素样生长因子Ⅰ基因组织工程软骨显示出强烈的软骨基质分泌能力。转胰岛素样生长因子Ⅰ基因的同种异体组织工程软骨对软骨缺损的修复效果明显优于空白对照组和单纯软骨细胞附和支架组[空白对照组、单纯支架组、单纯软骨细胞附和支架组、经过转染的软骨细胞附和支架组、自体软骨移植组修复软骨的组织学评分：术后4周为（12．00&;#177;0．79），（11．00&;#177;0．81），（8．10&;#177;0．90），（5．80&;#177;1．03），（5．20&;#177;0．46）分；术后8周为（10．20&;#177;0．96），（10．10&;#177;1．19），（7．10&;#177;1．34），（4．90&;#177;1．15），（4．00&;#177;0．58）分；术后16周为（8．00&;#177;1．24），（8．50&;#177;1．79），（5．20&;#177;1．88），（4．00&;#177;1．82），（2．00&;#177;1．96）分；术后24周为（7．00&;#177;0．90），（6．50&;#177;2．13），（4．30&;#177;2．00），（3．00&;#177;2．13），（1．20&;#177;0．78）分，P〈0．05]. 结论：人胰岛素样生长因子Ⅰ基因转染兔关节软骨细胞后可以在细胞中表达，而且转胰岛素样生长因子Ⅰ基因的同种异体组织工程软骨对兔关节软骨全层缺损的修复效果明显。为进一步转基因组织工程软骨实验提供了依据。     

体外诱导人骨髓间充质干细胞分化为软骨细胞

背景：自体软骨细胞来源困难是束缚软骨细胞移植和软骨工程学发展的主要问题之一。骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能，在不同诱导条件下，骨髓间充质干细胞能分化形成多种组织细胞，如软骨细胞、成骨细胞、成肌细胞及神经细胞等。胰岛素样生长因子-Ⅰ是一种对肢体和软骨的形成及发育起重要调控作用的生长因子。 目的：观察胰岛素样生长因子-Ⅰ和软骨细胞培养液是否能在体外诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化。 设计：开放性实验。 单位：中山大学附属第二医院骨科和医学研究中心。 材料：实验于2003-03／11在中山大学附属第二医院医学研究中心完成。人骨髓间充质干细胞取自因健康原因需终止妊娠的4～6月龄水囊引产的胚胎。 方法：采用Percoll分离液分离培养人胚骨髓间充质干细胞，体外扩增，用流式细胞仪测定骨髓间充质干细胞的CD44，CD71，CD34, CD45表达；在第4代骨髓间充质干细胞的培养基中加入100μg／L胰岛素样生长因子-Ⅰ和软骨细胞培养液，采用倒置显微镜观察、Ⅱ型胶原免疫组织化学、细胞内蛋白多糖含量测定等方法判断诱导细胞的形态变化和表达软骨基质的能力。 主要观察指标：通过检测细胞CD34，CD44，CD45的表达，进行骨髓间充质干细胞表型鉴定。通过观测诱导后细胞Ⅱ型胶原免疫组织化学及细胞分泌蛋白多糖能力的变化判断其是否向软骨细胞分化。 结果：①倒置显微镜观察结果：体外培养的骨髓间充质干细胞呈现成纤维细胞形态。②骨髓间充质干细胞表面抗原鉴定：流式细胞仪结果显示细胞均一性较好，第4代骨髓间充质干细胞阳性表达CD44，阴性表达CD34，CD45，说明分离获得的细胞符合骨髓间充质干细胞的特点：③光镜下观察骨髓间充质干细胞诱导为软骨细胞的形态变化：加入软骨细胞条件培养液和胰岛素样生长因子-Ⅰ共培养，在培养过程中见骨髓间充质干细胞逐渐变圆，15d后可见部分细胞呈短梭形或多角形．突起短，呈现软骨细胞的特征。④Ⅱ型胶原免疫组织化学染色：胰岛素样生长因子组细胞在培养后第15天约72．5%的细胞可见棕黄色的颗粒分布于胞浆内，呈弱阳性或较强阳性。对照组骨髓间充质干细胞第15天的Ⅱ型胶原免疫组织化学为阴性。⑤蛋白多糖含量测定：胰岛素样生长因子-Ⅰ和软骨细胞培养液共培养组培养15d后，细胞内蛋白多糖含量为[8．92&;#177;0．91）μg／L，高于单纯骨髓间充质干细胞培养组Ⅰ（2．56&;#177;0．26）μg／L，P〈0．05]，但低于软骨细胞组[（13．69&;#177;1．51）μg／L，P〈0．05]。 结论：胰岛素样生长因子-Ⅰ和软骨细胞培养液能诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化。     

体外诱导人骨髓间充质干细胞分化为软骨细胞

背景:自体软骨细胞来源困难是束缚软骨细胞移植和软骨工程学发展的主要问题之一。骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能,在不同诱导条件下,骨髓间充质干细胞能分化形成多种组织细胞,如软骨细胞、成骨细胞、成肌细胞及神经细胞等。胰岛素样生长因子-I是一种对肢体和软骨的形成及发育起重要调控作用的生长因子。目的:观察胰岛素样生长因子-I和软骨细胞培养液是否能在体外诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化。设计:开放性实验。单位:中山大学附属第二医院骨科和医学研究中心。材料:实验于2003-03/11在中山大学附属第二医院医学研究中心完成。人骨髓间充质干细胞取自因健康原因需终止妊娠的4～6月龄水囊引产的胚胎。方法:采用Percoll分离液分离培养人胚骨髓间充质干细胞,体外扩增,用流式细胞仪测定骨髓间充质干细胞的CD44,CD71,CD34,CD45表达;在第4代骨髓间充质干细胞的培养基中加入100μg/L胰岛素样生长因子-I和软骨细胞培养液,采用倒置显微镜观察、Ⅱ型胶原免疫组织化学、细胞内蛋白多糖含量测定等方法判断诱导细胞的形态变化和表达软骨基质的能力。主要观察指标:通过检测细胞CD34,CD44,CD45的表达,进行骨髓间充质干细胞表型鉴定。通过观测诱导后细胞Ⅱ型胶原免疫组织化学及细胞分泌蛋白多糖能力的变化判断其是否向软骨细胞分化。结果:①倒置显微镜观察结果:体外培养的骨髓间充质干细胞呈现成纤维细胞形态。②骨髓间充质干细胞表面抗原鉴定:流式细胞仪结果显示细胞均一性较好,第4代骨髓间充质干细胞阳性表达CD44,阴性表达CD34,CD45,说明分离获得的细胞符合骨髓间充质干细胞的特点。③光镜下观察骨髓间充质干细胞诱导为软骨细胞的形态变化:加入软骨细胞条件培养液和胰岛素样生长因子-I共培养,在培养过程中见骨髓间充质干细胞逐渐变圆,15d后可见部分细胞呈短梭形或多角形,突起短,呈现软骨细胞的特征。④Ⅱ型胶原免疫组织化学染色:胰岛素样生长因子组细胞在培养后第15天约72.5%的细胞可见棕黄色的颗粒分布于胞浆内,呈弱阳性或较强阳性。对照组骨髓间充质干细胞第15天的Ⅱ型胶原免疫组织化学为阴性。⑤蛋白多糖含量测定:胰岛素样生长因子-I和软骨细胞培养液共培养组培养15d后,细胞内蛋白多糖含量为(8.92±0.91)μg/L,高于单纯骨髓间充质干细胞培养组[(2.56±0.26)μg/L,P<0.05],但低于软骨细胞组[(13.69±1.51)μg/L,P<0.05]。结论:胰岛素样生长因子-I和软骨细胞培养液能诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化。     

转基因同种异体组织工程软骨修复兔膝关节全层缺损

目的:观察转人胰岛素样生长因子I基因同种异体组织工程软骨对兔膝关节软骨全层缺损的修复作用。方法:实验于2004-08/2005-08在军事兽医研究所病毒室及长春生物制品研究所实验室完成。①取出生28d新西兰白兔的关节软骨,采用机械分离及Ⅱ型胶原酶消化法获得分离的兔软骨细胞,用单层培养扩增。②用脂质体法使胰岛素样生长因子I基因转染兔关节软骨细胞。③以经过转染的兔关节软骨细胞作为种子细胞,牛Ⅰ型胶原作为支架,体外构建转基因同种异体组织工程软骨。④5个月龄的新西兰白兔80只制备关节软骨缺损模型,分别移植入不同组别的移植物:空白对照组、单纯支架组、单纯软骨细胞附和支架组、经过转染的软骨细胞附和支架组、自体软骨移植组,分别于术后4,8,16,24周处死各组动物4只取材,观察兔膝关节软骨全层缺损的修复情况。结果:①G418培养液筛选结果:通过G418对于兔关节软骨细胞的最小致死剂量的测定得出,G418对软骨细胞的最小致死剂量为0.4g/L。转染后软骨细胞经0.4g/LG418筛选,2周后得到抗G418的阳性细胞克隆,而未转染细胞在含G418的培养液中逐渐全部死亡,初步证明人胰岛素样生长因子I基因的转染成功。②原位杂交检测结果:转染软骨细胞胞浆中有氯化镍紫蓝色颗粒阳性杂交信号说明有人胰岛素样生长因子ImRNA的表达;未转染细胞则未见阳性信号。③免疫组织化学检测结果:在转染的软骨细胞胞浆中有棕黄色颗粒样阳性信号,说明有Ⅱ型胶原蛋白表达,证明稳定表达人胰岛素样生长因子I的转染软骨细胞保持Ⅱ型胶原的表达。④软骨缺损修复后的组织学评价结果:在试验所观察的24周内,软骨基本稳定,而且转胰岛素样生长因子I基因组织工程软骨显示出强烈的软骨基质分泌能力。转胰岛素样生长因子I基因的同种异体组织工程软骨对软骨缺损的修复效果明显优于空白对照组和单纯软骨细胞附和支架组犤空白对照组、单纯支架组、单纯软骨细胞附和支架组、经过转染的软骨细胞附和支架组、自体软骨移植组修复软骨的组织学评分:术后4周为(12.00±0.79),(11.00±0.81),(8.10±0.90),(5.80±1.03),(5.20±0.46)分;术后8周为(10.20±0.96),(10.10±1.19),(7.10±1.34),(4.90±1.15),(4.00±0.58)分;术后16周为(8.00±1.24),(8.50±1.79),(5.20±1.88),(4.00±1.82),(2.00±1.96)分;术后24周为(7.00±0.90),(6.50±2.13),(4.30±2.00),(3.00±2.13),(1.20±0.78)分,P<0.05犦。结论:人胰岛素样生长因子I基因转染兔关节软骨细胞后可以在细胞中表达,而且转胰岛素样生长因子I基因的同种异体组织工程软骨对兔关节软骨全层缺损的修复效果明显。为进一步转基因组织工程软骨实验提供了依据。     

碱性成纤维细胞生长因子转染兔关节软骨细胞的研究

背景软骨细胞体外培养困难和表型难以维持是软骨组织工程研究的一大难题.目的探讨碱性成纤维细胞生长因子(basic Fibroblast Growth Factor,bFGF)基因转染兔关节软骨细胞后对培养的关节软骨细胞形态、分裂增殖及代谢等方面的影响.设计完全随机对照实验研究.地点和方法实验在解放军第一军医大学热带军队卫生学系完成,对象为兔软骨细胞(3周龄新西兰新生兔购于第一军医大学实验动物中心).干预将bFGF基因克隆于真核表达载体pHβ0AP-1中,构建重组真核表达载体pHβ-bFGF,转染兔关节软骨细胞.G418筛选阳性克隆,检测阳性细胞bFGF基因的表达水平.测定培养软骨细胞的DNA含量、糖醛酸含量、软骨细胞增殖情况及进行细胞周期分析.主要观察指标DNA含量、糖醛酸含量、软骨细胞增殖情况及细胞周期分析.结果bFGF基因转染软骨细胞表型未见显著变化;bFGF基因转染组、载体对照组、空白对照组DNA含量分别为(77.37±6 21),(40.39±4.33),(33.77±4.25)μg/瓶(P＜0.01),糖醛酸含量分别为(308.8±10.2),(77.9±8.7),(80.2±10.5)μg/瓶(P＜0.01),软骨细胞G1期分别为59.3±2.1,69.5±4.0,73.1±3.9(P＜0.05).结论bFGF转染关节软骨细胞后,可显著促进细胞分裂增殖并缩短细胞周期,为软骨组织工程研究提供新的技术路线及理论基础.     

SOX-9和胰岛素样生长因子1共同转染大鼠骨髓间充质干细胞向软骨细胞的分化

背景:单基因诱导虽能对骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化产生积极影响,但作用有限,多种基因共同作用才符合机体真实内环境的需求,并有助于发挥多基因产物之间的协同作用,提高分化效果.目的:验证应用SOX-9和胰岛素样生长因子1基因转染大鼠骨髓间充质干细胞后,目的基因分泌情况及向软骨细胞的分化效果.设计、时间及地点:两样本观察,实验于2008-04/2009-02在中国医科大学细胞生物实验室完成.对象:6周龄健康雄性Wistar大鼠2只用于骨髓间充质干细胞提取.方法:扩增、提取质粒pcDNA3.1-IGF-1、pcDNA3.1-SOX-9.分离、纯化Wistar大鼠骨髓间充质干细胞.按转染情况分为5组:①未转染组:仅加入双无(无血清无双抗)L-DMEM.②转染窄载体组:双无L-DMEM+pcDNA3.1空载体和脂质体.③转染SOX-9组:双无L-DMEM+pcDNA3.1-SOX-9质粒和脂质体.④转染胰岛素样生长因子1组:双无L-DMEM分别+pcDNA3.1-IGF-1质粒和脂质体.⑤共转染组:双无L-DMEM分别+pcDNA3.1-IGF-1、pcDNA3.1-SOX-9质粒和脂质体,混合.主要观察指标:对转染后细胞进行筛选,MTT法测定筛选后细胞的增殖活性,反转录-聚合酶链反应和Western blot法检测筛选后细胞目的基因和蛋白的表达.结果:MTT法检测转染SOX-9组、转染胰岛素样生长因子1组和共转染组骨髓间充质干细胞增殖活性A值显著高于未转染组、转染空载体组(P<0.01).反转录-聚合酶链反应和Westem blot检测目结果显示,SOX-9表达以转染SOX-9组最多;胰岛素样生长因子1表达以共转染组最多:软骨细胞特异性基质Ⅱ型胶原表达以共转染组最多.结论:双基因转染在诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞转化的能力和细胞外基质分泌的能力上更明显高于单基质转染;另外结果间接说明胰岛素样生长因子1具有诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的作用,但能力弱于SOX-9.     

生长激素和细胞因子对兔关节软骨细胞增殖和基质分泌的影响

目的：探索生长激素对体外培养的关节软骨细胞的影响及其与细胞因子的关系，为生长激素在软骨组织工程中的应用提供依据。 方法：实验于2003-11／2004-03在南京医科大学分子生物研究所完成。消化获取3个月龄新西兰兔关节软骨细胞，随机分为胰岛素样生长因子Ⅰ、转化生长因子β1、生长激素、生长激素＋胰岛素样生长因子Ⅰ、无因子对照组进行培养，每组16孔细胞。以噻唑蓝法检测各组细胞增殖率、阿新蓝染色法检测各组细胞聚胺多糖分泌量。 结果：①各处理组细胞增殖率均高于对照组（P〈0．05），生长激素和细胞因子均能促进软骨细胞增殖，其中胰岛素样生长因子Ⅰ＋生长激素组细胞增殖最显著，是对照组的2．17倍[噻唑蓝法检测不同组吸光度：无因子对照组为0．199&;#177;20．05，转化生长因子β1组为0．317&;#177;20．067，胰岛素样生长因子I组为0．384&;#177;0．084，生长激素组为0．252&;#177;20．056，生长激素＋胰岛素样生长因子Ⅰ组为0．433&;#177;20．080]。②各处理组培养上清聚胺多糖含量均高于对照组（P〈0．05），生长激素和细胞因子均能促进软骨细胞基质分泌．其中胰岛素样生长因子Ⅰ＋生长激素组聚胺多糖含量最高，是对照组的2．10倍[阿新兰染色法检测不同因子组上清聚胺多糖含量：无因子对照组为（49．69&;#177;1．37）mg／L，转化生长因子131组为（80．10&;#177;1．42）mg／L，胰岛素样生长因子Ⅰ组为（88．44&;#177;1．68）mg/L，生长激素组为（67．73&;#177;1．56）mg／L，生长激素＋胰岛素样生长因子Ⅰ组为（104．47&;#177;1．86）mg／L]。 结论：生长激素也有促进体外培养的关节软骨细胞增殖和基质合成作用，胰岛素样生长因子Ⅰ与生长激素联用有协同作用。     

体外培养软骨细胞与生长因子的加入

背景:自体软骨细胞体外培养生长缓慢,极易发生去分化,胰岛素样生长因子和碱性成纤维细胞生成因子可以刺激关节软骨细胞的增殖和分化.目的:观察应用碱性成纤维细胞生成因子和胰岛素样生长因子1对关节软骨细胞的作用.方法:采用成人关节软骨细胞体外培养,以碱性成纤维细胞生成因子(10μg/L)和胰岛素样生长因子1(100 mg/L)对其作用,采用MTT法和免疫细胞化学技术进行观察和评价.结果与结论:在体外培养软骨细胞时应用碱性成纤维细胞生成因子可以明显促进细胞增殖,但同时发生去分化.在体外培养软骨细胞时应用胰岛素样生长因子1可以明显促进细胞产生细胞外基质,有利于软骨细胞表型的表达,对细胞的增殖作用不明显.提示采用顺序性应用胰岛素样生长因子1和碱性成纤维细胞生成因子对体外培养的软骨细胞进行作用,可以在更短的时间内获得大量的、具有良好细胞表型的软骨细胞.     

重组pcDNA3．1-BMP7转染兔膝关节软骨细胞及其表达

目的：将重组pcDNA3.1-BMP7真核表达载体转染至培养的兔膝关节软骨细胞中，观察BMP7基因在兔关节软骨细胞中的表达。 方法：实验于2003-08／2004-08在哈尔滨兽医研究所完成。①选取清洁级健康成年家兔1只，兔膝关节软骨切碎后取2．0-2．5kg软骨组织，进行关节软骨细胞的分离与培养。②脂质体与pcDNA3.1-BMP7 DNA质粒形成脂质体-DNA质粒复合物，复合物的最佳比例为脂质体10μL、pcDNA3.1-BMP7质粒4μg。用含G418的正常培养液筛选转pcDNA3.1-BMP7质粒μg400mg／L的正常培养液筛选转染pcDNA3.1-BMP7DNA质粒的软骨细胞，显微镜观察细胞的形态及活性。③软骨细胞转染后7d和28d，分别用聚合酶链式反应、十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、Western blot、免疫荧光、原位杂交检测等方法测定BMP7蛋白在软骨细胞中的表达。 结果：①家兔膝关节软骨细胞的分离与培养情况：家兔膝关节软骨切碎后用胰蛋白酶／Ⅱ型胶原酶进行消化，能使细胞与细胞外基质很好地分离。接种24h，部分细胞开始贴壁生长，72h后分裂增殖，7d时细胞融合率为90％～100％。贴壁初期细胞呈圆形或三角形，以三角形为主，每7d传代1次。②脂质体介导下pcDNA3.1-BMP7质粒转染兔软骨细胞情况：转染后的软骨细胞用G418筛选，4d转染效率约15％，阳性克隆细胞七八天融合率约为90％。G418连续筛选28d，阳性克隆细胞仍然存活，细胞融合率为100％。未转染pcDNA3.1-BMP7质粒的细胞，G418筛选4d时细胞全部死亡。③转染后兔软骨细胞聚合酶链式反应检测结果：聚合酶链式反应产物进行琼脂糖凝胶电泳分离，结果在1．3kb处可见DNA条带，作为对照的软骨细胞未见此DNA条带。④转染后软骨细胞BMP7蛋白表达电泳检测结果：在十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶上可见相对分子质量约为18000的电泳条带。⑤转染后软骨细胞BMP7蛋白表达的Western blot检测结果：可见相对分子质量约为18000的特异性条带。⑥转染后软骨细胞蛋白表达的免疫荧光检测结果：转染7，28d的软骨细胞核周围均可见绿色荧光，未转染的软骨细胞未见BMP7蛋白表达。⑦转染后软骨细胞原位杂交检测结果：转染pcDNA3.1-BMP7质粒且G418筛选7，28d的软骨细胞细胞核周围均呈黄褐色，未转染的软骨细胞未见BMP7表达。 结论：用脂质体将pcDNA3.1-BMP7 DNA质粒转染至兔关节软骨细胞。BMP7在关节软骨细胞中获得表达，为软骨损伤的基因治疗及用作种子细胞构建组织工程软骨奠定实验基础。     

重组pcDNA3.1-BMP7转染兔膝关节软骨细胞及其表达

目的:将重组pcDNA3.1-BMP7真核表达载体转染至培养的兔膝关节软骨细胞中,观察BMP7基因在兔关节软骨细胞中的表达。方法:实验于2003-08/2004-08在哈尔滨兽医研究所完成。①选取清洁级健康成年家兔1只,兔膝关节软骨切碎后取2.0～2.5kg软骨组织,进行关节软骨细胞的分离与培养。②脂质体与pcDNA3.1-BMP7DNA质粒形成脂质体-DNA质粒复合物,复合物的最佳比例为脂质体10μL、pcDNA3.1-BMP7质粒4μg。用含G418400mg/L的正常培养液筛选转染pcDNA3.1-BMP7DNA质粒的软骨细胞,显微镜观察细胞的形态及活性。③软骨细胞转染后7d和28d,分别用聚合酶链式反应、十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、Westernblot、免疫荧光、原位杂交检测等方法测定BMP7蛋白在软骨细胞中的表达。结果:①家兔膝关节软骨细胞的分离与培养情况:家兔膝关节软骨切碎后用胰蛋白酶/Ⅱ型胶原酶进行消化,能使细胞与细胞外基质很好地分离。接种24h,部分细胞开始贴壁生长,72h后分裂增殖,7d时细胞融合率为90%～100%。贴壁初期细胞呈圆形或三角形,以三角形为主,每7d传代1次。②脂质体介导下pcDNA3.1-BMP7质粒转染兔软骨细胞情况:转染后的软骨细胞用G418筛选,4d转染效率约15%,阳性克隆细胞七八天融合率约为90%。G418连续筛选28d,阳性克隆细胞仍然存活,细胞融合率为100%。未转染pcDNA3.1-BMP7质粒的细胞,G418筛选4d时细胞全部死亡。③转染后兔软骨细胞聚合酶链式反应检测结果:聚合酶链式反应产物进行琼脂糖凝胶电泳分离,结果在1.3kb处可见DNA条带,作为对照的软骨细胞未见此DNA条带。④转染后软骨细胞BMP7蛋白表达电泳检测结果:在十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶上可见相对分子质量约为18000的电泳条带。⑤转染后软骨细胞BMP7蛋白表达的Westernblot检测结果:可见相对分子质量约为18000的特异性条带。⑥转染后软骨细胞蛋白表达的免疫荧光检测结果:转染7,28d的软骨细胞核周围均可见绿色荧光,未转染的软骨细胞未见BMP7蛋白表达。⑦转染后软骨细胞原位杂交检测结果:转染pcDNA3.1-BMP7质粒且G418筛选7,28d的软骨细胞细胞核周围均呈黄褐色,未转染的软骨细胞未见BMP7表达。结论:用脂质体将pcDNA3.1-BMP7DNA质粒转染至兔关节软骨细胞,BMP7在关节软骨细胞中获得表达,为软骨损伤的基因治疗及用作种子细胞构建组织工程软骨奠定实验基础。     

重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白荧光质粒在软骨细胞的表达

背景:白细胞介素1受体拮抗蛋白能延缓骨性关节炎进程,通过转基因方法可以使白细胞介素1受体拮抗蛋白表达的增加。目的:观察重组人重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白荧光质粒的构建及经脂质体转染软骨细胞的表达情况。方法:双酶切法切取重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白的c-DNA片段,通过T4DNA连接酶连接到pEGFP-C1载体上。体外分离培养兔关节软骨细胞,然后用构建的重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白质粒经脂质体转染软骨细胞,通过荧光显微镜观察转基因的表达和荧光定量PCR检测其表达。结果与结论:获得重组人pEGFP-C1-IL-1Ra真核表达载体质粒,酶切及测序结果证明表达质粒的DNA序列完全正确。荧光显微镜观察有绿色荧光蛋白表达,荧光定量PCR鉴定证实转染的软骨细胞基因得到表达。     

转化生长因子β3诱导藻酸钠微球内骨髓间充质干细胞向软骨细胞定向分化过程中胰岛素样生长因子Ⅰ的协同效应

背景: 近年来利用藻酸盐微球包被骨髓间充质干细胞进行软骨细胞定向诱导逐渐开展.目的: 采用体外藻酸钠微球三维立体培养骨髓间充质干细胞,观察转化生长因子β3在诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化过程中胰岛素样生长因子Ⅰ的作用.设计、时间及地点: 细胞组织工程体外实验,于2007-03/10在武汉大学口腔医学院口腔生物医学工程教育部重点实验室完成.材料: SPF级1月龄雄性Wistar大鼠7只用于制备骨髓间充质干细胞.藻酸钠盐、胰岛素样生长因子Ⅰ,转化生长因子β3均为Sigma公司产品.方法: 第5代骨髓间充质干细胞以3X109>L-1密度重悬于1.2%藻酸钠盐溶液中,用22号针头将该溶液缓慢滴加在100mmol/L氯化钙溶液中使其聚合形成凝胶,10min后洗涤微球2次,即为包被骨髓间充质干细胞的藻酸盐微球.联合组加入含100μg/L胰岛素样生长因子Ⅰ、10μg/L转化生长因子β3的软骨诱导培养基,诱导3周.同时设立胰岛素样生长因子Ⅰ组、转化生长因子β3组、空白对照组.主要观察指标: 甲苯胺蓝染色检测细胞外基质的形成,RT-PCR法及免疫组织化学法检测Ⅱ型胶原和Aggrecan的表达,Western blot检测Sox9蛋白表达及其与PCR产物的相关性.结果: 包被于藻酸盐微球的骨髓间充质干细胞经胰岛素样生长因子Ⅰ、转化生长因子β3联合诱导3周,细胞周围有大量均质蓝染物质.联合组Ⅱ型胶原和Aggrecan mRNA及蛋白表达水平最高,转化生长因子β3组表达居中,胰岛素样生长因子Ⅰ组表达较弱,空白对照组几乎无表达(F=10.52,P<0.01).各组Sox9蛋白表达水平与上述指标类似(F=7.95,P<0.05),Sox9与Ⅱ型胶原、aggrecan的相关系数分别为0.95和0.91.结论: 体外定向诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的过程中,胰岛素样生长因子Ⅰ可能通过促进Sox-9的表达来起到与转化生长因子β3的协同效应.     

胰岛素样生长因子Ⅱ基因转染骨髓基质细胞后的生物学活性

目的:将人胰岛素样生长因子Ⅱ基因的真核表达载体pcDNA3-胰岛素样生长因子Ⅱ,转染兔骨髓基质细胞,使其在该细胞中瞬时表达,并观察该表达载体促进骨髓基质细胞增殖的生物学活性。方法:实验于2004-08/12在解放军总医院骨科研究所完成。①骨髓基质细胞培养:取4周龄雄性新西兰大白兔1只用于骨髓基质细胞提取。培养的第2代细胞用于实验。②基因转染:将人胰岛素样生长因子Ⅱ基因的真核表达载体pcDNA3-胰岛素样生长因子Ⅱ,转染兔骨髓基质细胞,对照组则为空载体pcDNA3。③转染与非转染骨髓基质细胞胰岛素样生长因子ⅡmRNA表达:采用反转录-聚合酶链反应检测。④转染细胞的增殖状况检测:采用四甲基偶氮唑盐法测定各组吸光度(A)值(A值越大表示细胞增殖越强)。结果:①转染与非转染骨髓基质细胞胰岛素样生长因子ⅡmRNA表达:琼脂糖凝胶电泳的结果显示,未转染和转染pcDNA3质粒的细胞仅出现内参照β-肌动蛋白的条带,而转染的细胞出现胰岛素样生长因子Ⅱ和β-肌动蛋白的两条带。②转染细胞的增殖状况:24,48,72h各时间点单纯骨髓基质细胞组和转染胰岛素样生长因子Ⅱ的骨髓基质细胞组细胞增殖均显著高于与对照组(72h:1.233±0.45,1.575±0.45,0.482±0.04,P<0.01);转染胰岛素样生长因子Ⅱ的骨髓基质细胞组显著性高于单纯骨髓基质细胞组(P<0.01)。结论:将具有多重生物学效应的胰岛素样生长因子Ⅱ基因转入软骨组织工程最佳种子细胞-骨髓基质细胞,明确胰岛素样生长因子Ⅱ促进骨髓基质细胞增殖分化效应,并初步证实了其促进种子细胞的成骨活性。     

软骨调节素Ⅰ和结缔组织生长因子蛋白在骨髓间充质干细胞和软骨细胞中的差异表达

背景:骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化起促进作用的除转化生长因子、成纤维细胞生长因子、骨形态发生蛋白、胰岛素样生长因子基因在软骨细胞中高表达外,软骨调节素Ⅰ和结缔组织生长因子在软骨细胞中的高表达可能在软骨形成过程中发挥重要作用.目的:以Western blot检测软骨调节素Ⅰ和结缔组织生长因子在大鼠骨髓间充质干细胞、透明软骨细胞及弹性软骨细胞中的差异表达.设计、时间及地点:以细胞为对象的对比观察性实验,于2007-10/2008-04在大连医科大学附属第一医院中心实验室,大连医科大学生物实验室完成.材料:2月龄SD大鼠,雌雄不限.方法:以密度梯度离心法和贴壁培养法提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,酶消化法提取肋软骨透明软骨细胞和耳廓弹性软骨细胞,分别培养二三代后提取细胞总蛋白,Western blot检测骨髓间充质干细胞、透明软骨细胞及弹性软骨细胞中软骨调节素Ⅰ和结缔组织生长因子蛋白水平表达,并进行定量分析.主要观察指标:软骨调节素Ⅰ和结缔组织生长因子蛋白水平.结果:透明软骨细胞、弹性软骨细胞中软骨调节素Ⅰ蛋白表达明显高于骨髓间充质干细胞(P<0.05),透明软骨细胞和弹性软骨细胞中软骨调节素Ⅰ蛋白的表达差异无显著性意义(P>0.05).透明软骨细胞、弹性软骨细胞中结缔组织生长因子蛋白的表达明显低于骨髓间充质干细胞(P<0.05),透明软骨细胞和弹性软骨细胞中结缔组织生长因子蛋白的表达差异无显著性意义(P>0.05).结论:透明软骨细胞和弹性软骨细胞中高表达软骨调节素Ⅰ蛋白,骨髓间充质干细胞高表达结缔组织生长因子蛋白,说明软骨调节素Ⅰ可能在成熟的软骨细胞中发挥着重要作用,提示其可作为定向诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化的重要备选生物因子.     

重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白荧光质粒在软骨细胞的表达

背景：白细胞介素1受体拮抗蛋白能延缓骨性关节炎进程,通过转基因方法可以使白细胞介素1受体拮抗蛋白表达的增加。目的：观察重组人重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白荧光质粒的构建及经脂质体转染软骨细胞的表达情况。方法：双酶切法切取重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白的c-DNA片段,通过T4DNA连接酶连接到pEGFP-C1载体上。体外分离培养兔关节软骨细胞,然后用构建的重组人白细胞介素1受体拮抗蛋白质粒经脂质体转染软骨细胞,通过荧光显微镜观察转基因的表达和荧光定量PCR检测其表达。结果与结论：获得重组人pEGFP-C1-IL-1Ra真核表达载体质粒,酶切及测序结果证明表达质粒的DNA序列完全正确。荧光显微镜观察有绿色荧光蛋白表达,荧光定量PCR鉴定证实转染的软骨细胞基因得到表达。     

人胰岛素样生长因子腺病毒表达载体构建及其在C17.2神经干细胞的表达

目的:构建人胰岛素样生长因子腺病毒表达载体,并观察其在C17.2神经干细胞的表达。方法:实验于2004-03/11在中山大学附属第二医院林百欣医学中心完成。将胰岛素样生长因子克隆入复制缺陷性腺病毒穿梭质粒得到含胰岛素样生长因子的腺病毒穿梭质粒,再与腺病毒骨架质粒在大肠杆菌BJ5183中进行同源重组得到含胰岛素样生长因子的整合质粒,在HEK293A细胞中包装加膜,聚合酶链反应鉴定,大量扩增病毒。将含目的基因的病毒转染C17.2神经干细胞,原位杂交检测胰岛素样生长因子mRNA,蛋白印迹检测胰岛素样生长因子蛋白的表达,酶联免疫吸附实验检测胰岛素样生长因子蛋白的表达曲线。结果:经酶切鉴定及聚合酶链反应鉴定证实腺病毒载体构建正确。原位杂交检测到胰岛素样生长因子mRNA,蛋白印迹分析检测到胰岛素样生长因子蛋白在转染了重组腺病毒的C17.2神经干细胞内表达。酶联免疫吸附实验结果显示胰岛素样生长因子蛋白在病毒转染5～7d达高峰,13d仍高于转染前。结论:成功构建了含胰岛素样生长因子的重组腺病毒载体,转染了该腺病毒的C17.2神经干细胞可稳定表达胰岛素样生长因子。