组织工程骨的体外预血管化

背景：组织工程骨的应用是一种新兴的解决骨缺损的先进手段,但是由于受到植入体无营养代谢的限制,难以大量应用于临床。组织工程骨预血管化研究就是针对这一局限性,进行人工植入体的前瞻性和程序性的血管构建,以期解决植入体的营养代谢问题,国内外学者已取得大量研究成果。目的：对组织工程骨体外预血管化实验研究成果和发展趋势进行多层次分析探讨。方法：检索 CNKI 数据库和 Pubmed 数据库 2000 至 2012 年文献,中文检索词：组织工程骨,血管化,植入支架,成骨细胞,血管内皮细胞,共培养,英文检索词：bone engineering, endothelial cells, osteoblast, implant,cells co-culture。按照基础骨生理研究、体外细胞实验研究和材料学研究进行分类,完成组织工程骨体外预血管化研究的综述。结果与结论：共纳入 60 篇文献进行分析。此次检索的文献证明,在正常骨组织中,微血管的发生对成骨具有重要的调控作用,目前组织工程骨研究正在模拟人体内血管再生这一生理过程,设计完成了大量体外预血管化的实验,证实了血管预成型的应用有利于组织工程骨的体内存活和骨化,为组织工程骨临床应用指明了发展方向。     

放射性核素骨显像评估血管化组织工程骨修复兔长段骨缺损

目的:研究间充质干细胞(MSCs)和其诱导内皮细胞(ECs)联合种植于多孔β-TCP构筑血管化组织工程骨修复兔长段骨缺损的作用及放射性核素骨显像(ECT)在此过程中的监测效果。方法:制备兔双侧尺骨1.5 cm骨缺损共48侧,分4组修复(每组12侧),A血管化组织工程骨组(MSCs ECs β-TCP),B组织工程骨组(MSCs β-TCP),C单纯材料组(β-TCP),D空白组。术后4、8、12周行ECT、组织切片等检查,观察各组骨缺损修复效能及移植物血管化情况。结果:D组骨缺损未修复,A组骨缺损修复效能及血管化情况优于B组,而B组又优于C组,各结果有显著差异(P<0.05)。结论:MSCs和其诱导ECs共培养构筑的血管化组织工程骨能促进成骨过程和新生骨的血管化,显著提高组织工程骨修复长段骨缺损的能力,ECT在修复过程中有较准确预测效果。     

血管化人工骨的体外构建和体内异位成骨

背景：血管化在骨形成和改建中起重要作用,目前大的组织块难以获得充足的氧气和营养供应,因此组织工程中就出现了需要适当血管化的问题。目的：建立体外血管化人工骨模型并且体内异位成骨的实验体系。方法：分离培养鼠骨髓间充质干细胞和肾血管内皮细胞,体外构建鼠骨髓间充质干细胞和鼠肾血管内皮细胞直接接触培养血管化人工骨组,以间接接触三维培养体系和两种细胞单独培养体系作为对照。体外通过测定蛋白质含量,碱性磷酸酶活性和骨钙素,分析骨髓间充质干细胞在不同混合培养模型中的成骨能力。建立鼠骨髓间充质干细胞和肾血管内皮细胞的三维培养体系,再将两种细胞直接接触组材料和骨髓间充质干细胞单独培养组的材料分别植入鼠左右腿肌肉内,通过软 X 射线摄影和苏木精-伊红染色检测分析不同植入方法的血管形成和成骨能力。结果与结论：当两种细胞混合培养时,具有很好的细胞兼容性。两种细胞单独培养碱性磷酸酶活性和骨钙素较间接接触混合培养降低,而两种细胞混合培养时,体系中碱性磷酸酶活性和骨钙素水平增加。动物实验结果显示在混合培养体系中的骨髓间充质干细胞的成骨能力高于单独培养（P〈0.05）。体内实验表明在血管化人工骨中的软 X 射线骨密度,血管数量和新形成的骨量均高于对照组（P〈0.05）。提示在两种细胞混合培养时骨髓间充质干细胞的成骨能力可以被细胞因子和细胞膜蛋白质调节,和传统的人工骨比较,血管化人工骨有加速骨髓间充质干细胞分化,增加了局部的血管微循环生存率,以及加速成骨和更好的抗感染能力。     

血管化人工骨的体外构建和体内异位成骨

背景:血管化在骨形成和改建中起重要作用,目前大的组织块难以获得充足的氧气和营养供应,因此组织工程中就出现了需要适当血管化的问题.目的:建立体外血管化人工骨模型并且体内异位成骨的实验体系.方法:分离培养鼠骨髓间充质干细胞和肾血管内皮细胞,体外构建鼠骨髓间充质干细胞和鼠肾血管内皮细胞直接接触培养血管化人工骨组,以间接接触三维培养体系和两种细胞单独培养体系作为对照.体外通过测定蛋白质含量,碱性磷酸酶活性和骨钙素,分析骨髓间充质干细胞在不同混合培养模型中的成骨能力.建立鼠骨髓间充质干细胞和肾血管内皮细胞的三维培养体系,再将两种细胞直接接触组材料和骨髓间充质干细胞单独培养组的材料分别植入鼠左右腿肌肉内,通过软X射线摄影和苏木精-伊红染色检测分析不同植入方法的血管形成和成骨能力.结果与结论:当两种细胞混合培养时,具有很好的细胞兼容性.两种细胞单独培养碱性磷酸酶活性和骨钙素较间接接触混合培养降低,而两种细胞混合培养时,体系中碱性磷酸酶活性和骨钙素水平增加.动物实验结果显示在混合培养体系中的骨髓间充质干细胞的成骨能力高于单独培养(P < 0.05).体内实验表明在血管化人工骨中的软X射线骨密度,血管数量和新形成的骨量均高于对照组(P < 0.05).提示在两种细胞混合培养时骨髓间充质干细胞的成骨能力可以被细胞因子和细胞膜蛋白质调节,和传统的人工骨比较,血管化人工骨有加速骨髓间充质干细胞分化,增加了局部的血管微循环生存率,以及加速成骨和更好的抗感染能力.     

生物衍生骨复合成骨诱导骨髓间充质干细胞构建组织工程化骨修复兔桡骨-骨膜缺损的血管化进程

背景：移植骨能否血管化是移植成活的关键。目的：验证生物衍生骨复合骨髓间充质干细胞构建组织化工程骨修复兔桡骨-骨膜缺损的血管化进程。设计、时间及地点：随机分组设计的动物对照实验,2007-01/2008-01在南华大学生命科学院实验室完成。材料：健康成年新西兰大白兔25只,双侧桡骨制备成中段1.5cm的桡骨-骨膜缺损。方法：经脱脂、脱蛋白、部分脱钙和冻干等一系列的物理、化学方法处理后制备生物衍生骨支架材料。与自体骨髓间充质干细胞复合制备组织工程骨支架材料。按随机数字表法,20只兔右侧桡骨为实验组植入组织工程骨,左侧为对照组植入单纯生物衍生骨,不做内外固定;另5只兔双侧造成骨缺损后不植入任何材料作为空白组。主要观察指标：植入后2,4,8,12周观察组织工程骨、生物衍生骨与断端的愈合情况;组织学观察骨组织中血管形成情况,并进行血管面积图像分析。结果：25只兔无脱落。大体观察显示实验组植入后8周两断端已融合为一体;植入后12周,已经塑型,外观接近正常。对照组各时间点愈合程度不如实验组。组织学观察显示,实验组和对照组植入后4周均有大量血管生成,植入后8周,实验组修复区的血管网较对照组开始排列规律;植入后12周,实验组血管已达成熟阶段,血管排列方向比对照组均匀、有序,形态结构接近正常皮质骨的血管形态。血管面积图像法测定的血管面积结果表明,植入后2周实验组和对照组血管面积低于正常骨组织,植入后4,8周实验组和对照组血管面积高于正常骨组织,差异均有显著性意义（P〈0.05）。植入后4周实验组血管面积低于对照组,差异有显著性意义（P〈0.05）。结论：生物衍生骨复合成骨诱导的骨髓间充质干细胞可加快骨修复后的血管化进程。     

纳米组织工程骨对骨缺损修复区骨密度及生物力学的影响

目的:将纳米组织工程骨植入兔桡骨骨缺损区,通过对骨缺损区修复后骨组织骨密度和生物力学的研究,揭示其对成骨的影响。方法:制作兔骨缺损动物模型并于缺损区应用纳米组织工程骨。实验兔分为4组:A组为空白对照,B组为单纯纳米相羟基磷灰石胶原复合材料(NHAC),C组为成骨细胞 NHAC,D组为成骨细胞 血管内皮细胞 NHAC。12周后取骨缺损区标本,通过骨密度和生物力学测定,观察成骨情况。结果:D组骨缺损区修复后骨组织骨密度和生物力学测定结果显示新生骨质量较高,骨愈合情况要优于其他组。结论:纳米组织工程骨应用于骨缺损修复可促进骨生成,且成骨细胞 血管内皮细胞 NHAC的效果较好。     

转基因骨髓间充质干细胞移植与组织工程皮肤的血管化

背景:组织工程化皮肤移植后常因缺乏足够的血管化而导致低灌注和缺血损伤.利用转基因技术,可将血管生成调控因子摹因导入目的细胞,使其表达某些调控因子,进而利于血管生成.目的:观察转基因骨髓间充质干细胞移植促进组织工程皮肤血管化基因治疗的可行性.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2008-03/11在江西省南昌大学第一附属医院烧伤研究所完成.材料:人骨髓间充质干细胞由试验者取自临床骨髓穿刺检查骨髓正常的患者.pShuttle-CMV/VEGF165质粒转化大肠杆菌菌种由武汉协和医院郜勇博士惠赠.16只新西兰大白兔用于皮肤缺损模型的制作,分为基因转染骨髓间充质干细胞组、骨髓间充质干细胞组、真皮支架材料组进行移植.方法:采用密度梯度离心结合贴壁法分离培养入骨髓间充质干细胞,以pShuttle-CMV/VEGF165质粒转染骨髓间充质干细胞.于兔背部两侧制备2 cm×2 cm的正方形全层皮肤缺损3个,并分别以人血管内皮细胞生长因子165转染骨髓间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、不含细胞的真皮支架材料植入全层皮肤缺损创面.主要观察指标:观察局部组织微血管密度变化及移植物成活率.结果:术后7 d,3组创口周围皮肤均无明显红肿及炎症反应,移植物与创面接触紧密,基因转染骨髓间充质干细胞组、骨髓间充质干细胞组可见部分真皮泛红,真皮支架材料组不明显,术后3周创面基本愈合,基因转染骨髓间充质干细胞组创面的毛细血管密度较骨髓间充质干细胞组、真皮支架材料组明显增高(P<0.01),14 d时3组中基因转染骨髓间充质干细胞组血管密度仍最高,但3组数据无统计学差异.术后二三周基因转染骨髓间充质干细胞组移植物成活率最高(P<0.01).结论:血管内皮细胞生长因子转染骨髓间充质干细胞移植可改善和促进局部血管再生,促使新的毛细血管从创面长入移植的组织工程皮肤,从而促进组织工程皮肤的早期血管化及创面愈合.     

组织工程骨修复兔股骨髁骨缺损成骨效应的核素骨显像定量评价

目的:应用放射性核素技术评价组织工程骨修复兔股骨髁骨缺损的效果。方法:实验于2006-06/2007-01在解放军济南军区总医院动物实验中心完成。①实验分组:取健康清洁级新西兰大白兔30只,每只兔子的左侧股骨髁为实验组,右侧为对照组,30侧/组。②实验方法:取大白兔1只抽取骨髓约5mL行细胞培养,传至第4代时将基础培养液更换为诱导液进行成骨诱导。将细胞密度调整为109L-1滴加于羟基磷灰石颗粒表面,在基础培养液内培养24h后更换诱导液培养1周。双侧股骨髁制作0.5cm×1.0cm的骨缺损,将诱导成骨后的细胞复合珊瑚羟基磷灰石植入左侧,右侧单纯植入羟基磷灰石。③实验评估:术后4,8,12周分别行放射性核素骨显像监测两组人工骨对骨缺损的修复能力。以双侧股骨髁骨缺损处1cm×2cm大小的矩形为兴趣区,用兴趣区计算不同时间点的兴趣区平均计数。结果:纳入30只大白兔均进入结果分析。①术后4周对照组和实验组兴趣区差异无显著性意义[(16.70±1.37),(18.46±1.47)像素,P>0.05],术后8,12周对照组和实验组兴趣区比较差异有显著性意义[8周:(21.31±2.02),(33.98±2.96)像素;12周:(37.48±2.05),(53.48±2.15)像素,P<0.01]。实验组与对照组组间不同时间点兴趣区平均值差异有显著性意义。②通过兴趣区方法定量对比实验组和对照组放射性浓集比值,组织工程骨组作用优于羟基磷灰石人工骨组,骨缺损修复能力优于后者,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:骨髓间充质干细胞诱导后复合珊瑚羟基磷灰石可有效修复兔股骨髁松质骨缺损。放射性核素骨显像在骨修复过程中具有良好的监测作用。     

转染血管内皮细胞生长因子骨髓间充质干细胞与牛松质骨支架复合组织工程骨的血管形成

背景：小块组织工程骨植入动物体内后,早期依靠组织液的渗透可获得营养,但大块组织工程骨的营养仅靠组织液的渗透是远远不够的,必须通过血管再生来获得。目的：观察转染血管内皮细胞生长因子表达载体骨髓间充质干细胞复合组织工程骨植入动物体内后的血管形成能力。方法：制作日本大耳白兔双侧尺骨中段骨缺损模型,左侧尺骨缺损植入转染血管内皮细胞生长因子表达载体的自体骨髓间充质干细胞复合脱钙脱脂去蛋白的牛松质骨支架组织工程骨为实验组,右侧尺骨缺损植入自体骨髓间充质干细胞复合脱钙脱脂去蛋白的牛松质骨支架组织工程骨为对照组。术后12周行X射线摄片观察、大体标本观察、苏木精-伊红染色和Masson染色组织切片观察、MiFas图像分析系统定量分析。结果与结论：实验组与对照组尺骨缺损处均有连续骨痂形成;组织切片经苏木精-伊红染色、Masson三色法染色及MiFas图像分析系统定量分析可见实验组和对照组均有大量的新生骨,但实验组新生血管明显多于对照组（P〈0.01）,且血管较粗大,而且与新生骨接近。说明将转染血管内皮细胞生长因子表达载体的骨髓间充质干细胞复合在组织工程骨上植入动物体内可明显促进新生血管的形成。     

Co-culturing mesenchymal stem cells from bone marrow and periosteum enhances osteogenesis and neovascularization of tissue-engineered bone

Mesenchymal stem cells (MSCs) isolated from bone marrow and periosteum are often used as cellular sources for bone tissue engineering. This study showed that co‐cultured human bone marrow stem cells (hBMSCs) and periosteal‐derived stem cells (hPCs) resulted in a synergistic effect on osteogenic differentiation both in vitro and in vivo. Compared to hBMSCs and hPCs, co‐culturing MSCs showed abundant mineralization, robust calcium deposition, steadily increasing ALP activity, and upgraded mRNA expression of osteogenic specific genes (COL1A1, BMP‐2, osteopontin, osteocalcin) in vitro. Eight weeks after implantation of cellular β‐TCP scaffolds in immunodeficient mice, similar synergistic effects were confirmed during in vivo evaluation of total new bone formation, mature bone formation, and neovascularization. Based on these findings, the use of co‐cultured hBMSCs and hPCs can be recommended as a promising new approach for bone tissue engineering applications. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ovine cortical osteoblasts outperform bone marrow cells in an ectopic bone assay

Reviewing the available literature, one could conclude that marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) are the 'gold standard' source for bone tissue engineering applications, due to their multilineage differentiation potential and easy accessibility. However, comprehensive studies comparing their osteogenic potential with bone-derived osteoblasts (OBs) to justify the preferred application of BMSCs based on performance are few. To address these shortfalls, in the present study, ovine BMSCs and OBs seeded onto scaffolds were characterized in vitro and transplanted subcutaneously into NOD/SCID mice in combination with and without recombinant human bone morphogenetic protein 7 (rhBMP-7). It was hypothesized that cell origin, ossification type and degree of vascularization and ossification depends on the nature and commitment of transplanted cells and stimulating growth factors, such as rhBMP-7. After retrieval, specimens were analysed by biomechanical testing, μCT analysis, scanning electron microscopy/energy-dispersive X-ray spectroscopy and histo- and immunohistochemistry for osteocalcin, type II collagen and BrdU. The results showed a high degree of cell survival and proliferation ectopically, resulting in active contribution to endochondral osteogenesis. When compared to BMSCs, OBs showed a higher degree of bone deposition while OB-derived bone was of higher maturation. Stimulation with rhBMP-7 increased the rate of bone synthesis for both BMSCs and OBs, additionally promoting neovascularization and osteoclast activity. These results suggest that the origin and commitment of transplanted cells highly influence the type and degree of ossification, that rhBMP-7 represents a powerful adjuvant for bone tissue-engineering applications, and that mature bone is an adequate alternative cell source for bone tissue-engineering applications.     

硫酸钙人工骨/骨髓间充质干细胞构建组织工程化骨诱导脊柱融合

背景：硫酸钙具有良好的组织相容性和可降解性,是一种安全有效的骨移植替代物。 目的：观察医用硫酸钙人工骨与兔骨髓间充质干细胞复合的成骨作用。 方法：取36只新西兰大白兔,行腰椎后路L4/5椎间盘摘除后,随机均分为3组,自体骨组在椎间隙植入自体髂骨,异种骨组在椎间隙植入异体脱钙小牛骨,组织工程骨组椎间隙植入医用硫酸钙人工骨与同种异体骨髓间充质干细胞复合物。植入后4,8,16周摄腰椎正侧位X射线片,观察椎体间植骨愈合及塑形情况;留取骨痂标本行组织学观察椎间植骨愈合程度;于16周对脊柱融合部位进行生物力学分析。 结果与结论：植入16周时,自体骨组椎间骨小梁连续,椎间融合基本完成,大量编织骨相互融合成片;异种骨组椎间隙形成不完全骨性融合,软骨组织大部分分化为骨组织,但中间仍为纤维组织;组织工程骨组椎间骨小梁连续,椎间融合基本完成,大量编织骨相互融合成片,人工骨基本吸收、骨化,仅有少部分残留;自体骨组、组织工程骨组失效强度和刚度均优于异种骨组（P〈0.05）。提示医用硫酸钙人工骨/骨髓间充质干细胞构建的组织工程骨具有具有良好的成骨和骨诱导作用,可以较好地促进脊柱椎体间融合。     

骨髓间充质干细胞诱导成骨细胞模型中活化转录因子4基因的表达

背景：研究发现活化转录因子4为近调控成骨细胞分化和功能的活化因子,在成骨细胞分化过程中起着至关重要的作用。 目的：探索SD大鼠骨髓间充质干细胞成骨诱导过程中活化转录因子4基因的表达变化及其意义。 方法：以全骨髓贴壁法培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,传代至第3代细胞时加入成骨诱导剂,在诱导的第0,1,4,7,10,13,16,19天分别采用PT-PCR,Western blot动态监测活化转录因子4基因及蛋白的表达变化,以未进行成骨诱导细胞做对照。 结果与结论：RT-PCR结果显示,活化转录因子4 mRNA的表达随着细胞成骨分化程度加剧而升高,16 d达到峰值。Western blot分析结果显示,活化转录因子4蛋白表达量随着骨髓间充质干细胞骨化程度加剧,表达水平亦呈上升趋势,于16 d达到高峰,19 d维持在高水平状态。实验组各时间点活化转录因子4 mRNA和活化转录因子4蛋白表达与对照组相比差异有均有显著性意义（P＆lt;0.05）。结果表明诱导成骨细胞中活化转录因子4表达增强,提示活化转录因子4的增强与骨髓间充质干细胞成骨分化能力呈正相关。     

间充质干细胞-支架复合体修复膝关节半月板损伤

背景：半月板损伤常规治疗手段效果并不显著,随着组织工程学的进展,间充质干细胞-支架复合体有望应用于此方面的治疗。 目的：对间充质干细胞-支架技术治疗半月板损伤的相关研究进行综述,为后续研究和临床应用提供参考。 方法：第一、二作者共同检索PubMed、中国期刊全文数据库（CNKI）、维普数据库和万方数据库1980至2013年有关间充质干细胞-支架复合体修复半月板损伤的文献,英文检索词为“mesenchymal stem cel ,meniscus injury,tissue engineering,scaffold,stent”,中文检索词为“间充质干细胞,半月板损伤,组织工程”。同一领域文献选择近期发表或发表在权威杂志的文章,排除Meta分析及重复性研究。共检索到文献282篇,根据纳入标准选取59篇文献进行综述。 结果与结论：目前很多研究表明间充质干细胞可在体外或体内被诱导分化为软骨细胞,间充质-支架复合体对半月板损伤有明显疗效。虽然此技术仍处于探索阶段,但其具有取材方便,无抗原性,有生命力等优点,在治疗半月板损伤方面有着广阔的应用前景。     

纳米材料复合人骨髓成骨细胞培养的研究

目的　探讨纳米材料作为组织工程骨基质材料的可行性。方法　分离培养人骨髓间充质干细胞 ,诱导为成骨细胞后作为种子细胞 ,与纳米晶羟基磷灰石胶原材料体外联合培养 ,通过对复合物光镜及扫描电镜观察 ,了解细胞在材料中生长情况。结果　人骨髓间充质干细胞可以诱导为成骨细胞 ,体外复合培养 2周 ,分布于支架材料上的细胞大量分化增殖。结论　纳米晶羟基磷灰石胶原材料是一种构建组织工程骨的较好的支架材料     

人间充质干细胞成骨诱导培养后的细胞成分研究

目的了解构建组织工程化骨的人间充质干细胞(MSCs),在体外成骨诱导环境中培养2代后,成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞的比例。方法体外扩增培养人MSCs,然后在含地塞米松、β-甘油磷酸钠、维生素C等的培养液中诱导培养2代,进行成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞的鉴定。结果人MSCs体外成骨诱导培养2代后,碱性磷酸酶阳性细胞数65%,Ⅰ型胶原免疫组化阳性细胞数55%、骨钙素阳性细胞数52%,Ⅱ型胶原免疫组化染色为阴性,油红O法染色阳性细胞数2.5%。结论人MSCs体外成骨诱导培养2代后,可有约50%的成骨细胞,少量脂肪细胞形成,无成熟的软骨细胞出现。该结论可为利用间充质干细胞构建组织工程化骨提供理论参考。     

Engineering axially vascularized bone in the sheep arteriovenous‐loop model

Treatment of complex bone defects in which vascular supply is insufficient is still a challenge. To overcome the limitations from autologous grafts, a sheep model has been established recently, which is characterized by the development of an independent axial vascularization of a bioartificial construct, permitting microsurgical transplantation. To engineer independently axially vascularized bone tissue in the sheep arteriovenous (AV)‐loop model, mesenchymal stem cells (MSCs), without and in combination with recombinant human bone morphogenetic protein‐2 (rhBMP‐2), were harvested and directly autotransplanted in combination with β‐tricalcium phosphate–hydroxyapatite (β‐TCP–HA) granules into sheep in this study. After explantation after 12 weeks, histological and immunohistochemical evaluation revealed newly formed bone in both groups. An increased amount of bone area was obtained using directly autotransplanted MSCs with rhBMP‐2 stimulation. Osteoblastic and osteoclastic cells were detected adjacent to the newly formed bone, revealing an active bone remodelling process. Directly autotransplanted MSCs can be found close to the β‐TCP–HA granules and are contributing to bone formation. Over time, magnetic resonance imaging (MRI) and micro‐computed tomography (μCT) imaging confirmed the dense vascularization arising from the AV‐loop. This study shows de novo engineering of independently axially vascularized transplantable bone tissue in clinically significant amounts, using directly autotransplanted MSCs and rhBMP‐2 stimulation in about 12 weeks in the sheep AV‐loop model. This strategy of engineering vascularized transplantable bone tissue could be possibly transferred to the clinic in the future in order to augment current reconstructive strategies. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Three‐dimensional printed polycaprolactone‐based scaffolds provide an advantageous environment for osteogenic differentiation of human adipose‐derived stem cells

The capacity of bone grafts to repair critical size defects can be greatly enhanced by the delivery of mesenchymal stem cells (MSCs). Adipose tissue is considered the most effective source of MSCs (ADSCs); however, the efficiency of bone regeneration using undifferentiated ADSCs is low. Therefore, this study proposes scaffolds based on polycaprolactone (PCL), which is widely considered a suitable MSC delivery system, were used as a three‐dimensional (3D) culture environment promoting osteogenic differentiation of ADSCs. PCL scaffolds enriched with 5% tricalcium phosphate (TCP) were used. Human ADSCs were cultured in osteogenic medium both on the scaffolds and in 2D culture. Cell viability and osteogenic differentiation were tested at various time points for 42 days. The expression of RUNX2, collagen I, alkaline phosphatase, osteonectin and osteocalcin, measured by real‐time polymerase chain reaction was significantly upregulated in 3D culture. Production of osteocalcin, a specific marker of terminally differentiated osteoblasts, was significantly higher in 3D cultures than in 2D cultures, as confirmed by western blot and immunostaining, and accompanied by earlier and enhanced mineralization. Subcutaneous implantation into immunodeficient mice was used for in vivo observations. Immunohistological and micro‐computed tomography analysis revealed ADSC survival and activity toward extracellular production after 4 and 12 weeks, although heterotopic osteogenesis was not confirmed – probably resulting from insufficient availability of Ca/P ions. Additionally, TCP did not contribute to the upregulation of differentiation on the scaffolds in culture, and we postulate that the 3D architecture is a critical factor and provides a useful environment for prior‐to‐implantation osteogenic differentiation of ADSCs. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

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,genetherapy,mesenchymalstemcells,tissueengineering,bioactivefactor,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。