pcDNA3.1-BMP-2真核表达载体构建及转染兔骨髓基质细胞的实验研究

目的 构建人骨形态发生蛋白2(BMP-2)真核表达载体，鉴定并转染兔骨髓基质细胞，为转基因治疗骨缺失疾病提供实验基础。方法 双酶切克隆载体将BMP-2目的基因与真核表达载体pcDNA3．1连接，免疫组化及Western blotting检测转染BMP-2基因骨髓基质细胞的表达效果。结果 成功构建BMP-2真核表达载体，转染骨髓基质细胞后，有BMP-2表达。结论 骨髓基质细胞经基因转染后可以表达BMP-2。为进一步实验研究提供基础。     

重组pcDNA3.1-hBMP-7真核表达载体的构建及转染兔骨髓基质干细胞的实验研究

[目的]构建人骨形态发生蛋白-7（human bone morphogenetic protein-7，hBMP-7）基因真核表达载体，评价其转染兔骨髓基质干细胞（bone marrow stromal cells，BMSCs）的诱导成骨能力。[方法]从人类胎盘组织中克隆出hBMP-7基因，与真核表达载体pcDNA3．1连接，成功构建了重组pcDNA3．1-hBMP-7真核表达载体；从兔骨髓中分离培养BMSCs，分为3组：ApcDNA3，1-hBMP-7转染组；B空载体pcDNA3．1转染组；C未转染组。使用RT-PCR、免疫组织化学等方法检测hBMP-7在BMSCs中的表达。检测各组细胞碱性磷酸酶，胶原，骨钙蛋白合成情况。[结果]RT．PCR、免疫组织化学检测显示经hBMP-7转染的BMSCs中有BMP-7表达。经hBMP-7转染BMSCs的碱性磷酸酶于转染后第2d显著增高，到第8d达到最高；经hBMP-7转染的BMSCs合成胶原、骨钙蛋白能力也显著提高，与转染空载体、未转染的BMSCs相比有显著性差异（P〈0.05）。[结论]成功构建了pcDNA3，1-hBMP-7真核表达载体；外源的hBMP-7基因可在兔BMSCs中充分、高效的表达，并且这种外源性hBMP-7基因具备了促进兔骨髓基质干细胞向成骨细胞转化的能力，这为hBMP-7的基因治疗提供了坚实的理论基础。     

hBMP-2基因转染兔骨髓间充质干细胞的表达及生物学效应的观察

目的:观察人骨形态发生蛋白-2(humanbonemorphogeneticprotein-2,hBMP-2)基因转染兔骨髓间充质干细胞(bonemarrowmesenchymalstemcells,BMSCs)后的表达及表达产物对BMSCs增殖和向成骨细胞分化的影响。方法:利用腺病毒表达载体Adeno-XTM将hBMP-2基因转染兔BMSCs,用免疫组化染色。检测细胞内BMP-2的表达。然后通过MTT法分析其对细胞增殖的影响,并分别通过体外检测Ⅰ型胶原合成和表达情况、碱性磷酸酶染色和钙结节VonKossa染色,观察腺病毒介导hBMP-2基因转染兔BMSCs的成骨分化能力。结果:转基因细胞6周时仍能表达外源性基因。基因表达产物hBMP-2能明显促进BMSCs的增殖以及I型胶原的合成,转染后第14天碱性磷酸酶染色多数细胞为阳性,第21天出现钙结节。结论:hBMP-2基因转染BMSCs后可获得稳定表达,且基因表达产物能促进BMSCs增殖,并诱导其向成骨细胞分化。     

人骨形态发生蛋白-2基因转染兔骨髓基质干细胞及其表达

目的探讨含有人骨形态发生蛋白-2(hBMP-2)cDNA的真核表达载体在兔骨髓基质干细胞(MSCs)中的转录及表达情况,为进一步进行多基因转染MSCs复合纳米仿生骨治疗骨缺损实验提供材料。方法用电穿孔方法将真核表达载体pIRES2-EGFP-hBMP2转染至兔MSCs中,荧光显微镜及流式细胞学检查观察转染效果、检测转染效率,定量RT-PCR方法观察hBMP-2cDNA在兔MSCs中的转录情况,免疫组织化学及westernblot方法检测hBMP-2蛋白表达情况,ALP活性定量测定检测hBMP-2蛋白功能。结果电穿孔方法将重组质粒转染至兔MSCs中,荧光显微镜下观察到绿色荧光蛋白表达,流式细胞仪检测转染效率为(42.7±2.1)%,转染24h后定量RT-PCR方法检测到hBMP-2cDNA在兔MSCs中的转录片断,免疫组织化学观察到hBMP-2蛋白呈强阳性表达,westernblot方法可见18KDhBMP-2蛋白条带,转染组细胞ALP活性明显提高(P>0.05)。结论pIRES2-EGFP-hBMP2通过电穿孔方法导入兔MSCs,并在其中有效表达,发挥生物学作用。     

血管内皮生长因子基因稳定转染兔骨髓基质干细胞的研究

目的 检测人血管内皮生长因子(VEGF)基因稳定转染对兔骨髓基质干细胞(BM-SC)VEGF表达的影响.方法 分离并培养兔骨髓基质干细胞,利用脂质体介导pcDNA3.1-VEGF165转染兔BMSC,G418筛选稳定表达pcDNA3.1-VEGFl65的细胞克隆,RT-PCR、Western blot法检测转染前后细胞中VEGF165 mRNA和蛋白的表达.结果 通过筛选获得了稳定表达pcDNA3.1-VEGF165的细胞克隆.逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)、Western blot结果显示:稳定转染组BMSC中可检测到VEGF165 mRNA和蛋白的表达,空白和空载体组未见VEGF表达.结论 pcDNA3.1-VEGF165载体转染的兔BMSC可稳定表达外源性VEGF165 mRNA和蛋白,可作为治疗骨缺损和骨缺血性坏死研究的种子细胞.     

成骨诱导的兔骨髓基质干细胞成骨活性的表达及维持

目的观察成骨诱导的兔骨髓基质干细胞(BMSCs)体内、外环境下成骨活性的表达及维持。方法观察BMSCs在体外成骨诱导培养条件下的成骨分化特性;构建兔BMSCs与活骨组织共培养模型模拟体内“成骨环境”,将成骨诱导的MSCs置于共培养及普通传代培养条件下进行传代培养,观察经成骨诱导的BMSCs在体外及模拟体内的培养条件下细胞的表型维持情况。结果药物成骨诱导培养的BMSCs,其ALP活性及骨钙素均显著高于普通培养组(P<0.05);经过诱导培养的BMSCs,其Ⅰ型胶原、骨钙素免疫组化阳性。RT-PCR法半定量测定Ⅰ型胶原mRNA,成骨诱导培养的Ⅰ型胶原mRNA表达量明显高于普通传代培养对照组。药物成骨诱导后的细胞在体外普通传代培养传5代后,细胞碱性磷酸酶(ALP)活性、骨钙素水平及Ⅰ型胶原表达稳定维持在较高水平,保持其成骨细胞的表型;在共培养条件下,ALP活性、骨钙素水平Ⅰ型胶原表达保持在高水平,且ALP活性、骨钙素水平在大部分时间点均高于普通传代培养。结论药物成骨诱导培养呈现促BMSCs向成骨方向转化的特点,能使ALP、骨钙素及Ⅰ型胶原表达短期内达到高水平;经成骨诱导的BMSCs在体外或模拟的体内传代培养条件下,均能维持成骨表型,保持成骨活力。     

Tet-on基因表达系统转染骨髓基质干细胞和诱导调控效应检测

目的 探讨利用Tet-on基因表达系统调控目的基因在骨髓基质干细胞中表达的可能性和量效关系，为利用该系统调控BMP基因在骨髓基质干细胞中的表达奠定基础。方法 以荧光素酶（luciferase)基因为目的基因，应用Lipofectamine介导的瞬间转染方法。将pTet-on调节质粒和pTRE-luciferase反应质粒共转染骨髓基质干细胞，加入系列浓度的强力霉素（doxycyline)后，观察doxy-cyline的诱导效应。结果 （1）pTet-on表达系统质粒DNA经HindⅢ单酶切，琼脂糖凝胶电泳后，可见6.02kb和1.38kb两个片段；pTRE-luciferase质粒经HindⅢ单酶切线性化，可见5.2kb的片段，均符合质粒图谱。（2）随着doxycyline浓度的增加，荧光素酶的活性也逐渐增加，未转染的骨髓基质干细胞虽经doxycyline诱导，但其RLU值与空白对照（蒸馏水）非常接近，说明未转染的骨髓基质干细胞不受doxy-cyline诱导，而转染的骨髓基质干细胞在未加入诱导剂量，其RLU（relative-luciferase-unit)值也接近空白对照值。结论 转染Tet-on基因表达控制系统的骨髓基质干细胞对doxycyline诱导具有较好的反应性，目的基因荧光素酶基因的表达效力对doxycyline具在严格的计量依赖关系。因此，利用Tet-on基因调控系统对目标基因在骨髓基质干细胞中的表达进行调控是可行的。     

含RGD肽基因导入系统介导TGFβ1基因转染骨髓基质干细胞的瞬时表达与稳定表达

目的评价含RGD肽基因导入系统K16GRGDSPC(简记作K16-RGD)作为新型基因转染载体的可行性,并探讨转化生长因子β1(TGFβ1)基因转染骨髓基质干细胞(BMSCs)的表达能力。方法固相合成法合成K16-RGD。以6μgK16-RGD:2μgpcDNA3-TGFβ1(pTGFβ1)比例转染第三代兔BMSCs,转染72h后通过免疫组织化学染色和图像分析检测TGFβ1的瞬时表达水平;G418筛选2周形成阳性克隆,扩大培养后同法检测TGF-β1的稳定表达水平。通过酶联免疫吸附(ELISA)试剂盒检测TGF-β1的表达分析转染的量效关系和时效关系。结果瞬时转染组免疫组化部分细胞呈强阳性,稳定转染组几乎全部细胞呈强阳性并且持续表达4周以上。图像分析显示瞬时转染组和稳定转染组TGF-β1的表达均比对照组显著增强(P<0·01),且稳定表达组明显高于瞬时表达组(P<0·05)。ELISA法检测量效关系显示,转染体系中K16-RGD(μg)∶pTGFβ1(μg)为3∶1时TGFβ1有最高的表达效率;时效关系显示,稳定转染组TGFβ1的表达比瞬时表达组高(P<0·05)。结论含RGD肽基因导入系统K16-RGD作为基因转染载体是可行的,TGFβ1基因转染BMSCs可有效表达TGFβ1,为下一步利用K16-RGD作为载体构建载TGFβ1基因骨基质材料进行骨缺损修复研究奠定了基础。     

腺病毒介导VEGF基因在人骨髓基质干细胞中的表达

[目的] 体外培养人骨髓基质干细胞(hBMSc),将VEGF165基因腺病毒载体共转染hBMSc,观察其表达.[方法] 共转染实验分为3组:VEGF165和eGFP转染组、空腺病毒载体转染组和未转染组.取重组腺病毒Ad-VEGF165(MOI=20 pfu/cell)感染hBMSe.荧光显微镜下观察eGFP的表达,判断感染效率及细胞生长情况,RT-PCR检测,ELISA和Westernblot检测分别用于观察基因转染的表达.[结果] MOI=20 pfu的转染率已达80%以上,取此值为转染滴度.提取出的总RNA质量较好.以双链cDNA为模板扩增VEGF165基因,产物经1%琼脂糖凝胶电泳,均可见到549 bp(GAPDH)2条带.转染组可见VEGF165表达,空载体组和空白对照组未检测到VEGF165表达.ELISA结果显示基因转染组与转染空载体组和未转染组结果差异呈显著性(P<0.05).Western blot显示:转染组在50 KD处出现特征性条带,而空载体组和空白对照组未见条带.[结论] 外源性VEGF基因在人骨髓基质干细胞(hBMSc)内获得稳定表达,在本实验条件下培养的hBMSc具有典型成骨细胞的形态学特征和较强的生物学活性,向成骨细胞方向分化效率较高,细胞数量可以满足骨组织工程研究的要求.     

兔骨髓基质干细胞成骨诱导及增强型绿色荧光蛋白基因腺相关病毒体外转染的研究

目的探讨重组增强型绿色荧光蛋白基因腺相关病毒(AAV-EGFP)对细胞生物学行为的影响,为组织工程寻找一种理想的病毒载体及细胞示踪标记方法。方法采用全骨髓法分离培养BMSCs,诱导培养液诱导细胞成骨转化,行细胞形态学检查、细胞表面抗原鉴定、碱性磷酸酶(ALP)染色及Von Kossa染色,评价细胞成骨情况。在此基础上转染AAV-EGFP,观察细胞形态学改变及荧光表达的时间与强度,计算转染效率,确定转染的较佳感染复数(MOI)值,MTT法描记细胞生长曲线,观察AAV载体对细胞活性的影响。结果细胞扩增迅速、形态良好、纯度较高,经诱导后呈现明显的成骨改变。实验确定AAV转染细胞的较佳MOI值为1×10~5,以此值转染AAV-EGFP后细胞荧光持续高效稳定表达(＞8周),并可随细胞有丝分裂传至子代,可以满足示踪标记的需要,AAV转染效率高,对细胞活性影响小。结论AAV长期稳定表达目的基因,是一种理想的组织工程病毒载体；基于基因转染方法高效稳定表达EGFP,可作为种子细胞良好的示踪标记方法。     

重组PcDNA3.1-hBMP-2转染骨髓基质干细胞及复合异种骨支架体外构建组织工程骨

目的：构建人骨形态发生蛋白-2(human bone morphogenetic protein,，hBMP-2)真核表达载体PcDNA3．1-hBMP-2，转染兔骨髓基质干细胞(bane marrow stromal cells，BMSCs)，种植去抗原牛松质骨(bovine cancellous bone，BCB)支架体外构建组织工程骨。方法：蛋白印迹法检测转染后细胞BMP-2的表达，碱性磷酸酶(ALPase)活性检测分析基因转染对细胞分化的影响。然后将转染后细胞接种到BCB支架上，扫描电镜观察细胞贴附、生长状况。结果：转染后，BMSCs表达BMP-2，ALP活性明显增高。扫描电镜见转染细胞分布均匀，伸展良好。结论：在脂质体介导下，BMP-2基因可导入细胞且稳定表达基因产物促进自身增殖分化，转染后细胞在支架材料上贴附生长良好，为进一步应用携带BMP-2基因的人工骨修复骨缺损奠定了实验基础。     

BMP-2重组质粒转染人骨髓基质干细胞及表达蛋白的诱导活性观察

目的 构建骨形态发生蛋白-2(BMP-2)真核表达质粒，使其在人骨髓基质干细胞(hBMSCs)中表达，并观察表达产物的诱导成骨活性。方法在脂质体介导下将BMP-2基因导入hBMSCs，流式细胞仪、ALP检测和VEGF探针原位杂交分析其对细胞增殖、ALP活性和VEGF表达的影响。并利用转染后的培养液上清诱导小鼠成纤维细胞(L929)，检测其骨钙素、Ⅱ型胶原表达。结果 转染后细胞稳定表达BMIP-2基因，S期细胞比例增多，ALP活性和VEGF的表达明显增加。且诱导L929细胞骨钙素、Ⅱ型胶原阳性表达。结论 BMP-2重组质粒转染hBMSCs后表达目的蛋白，促进自身增殖、分化和上调VEGF的表达，并诱导成纤维细胞向成骨细胞转化，为BMP-2基因治疗奠定了实验基础。     

煅烧骨与诱导的MSCs复合的实验研究

目的：观察大鼠骨髓基质干细胞（MSCs）与经胶原涂层处理的煅烧骨（CCB）复合行体外培养时贴附、增殖能力的变化,探讨构建组织工程骨体外培养的最适时间。方法：制备鼠尾胶原（I型胶原）,无菌条件下,将煅烧骨置于胶原液中,2h后取出骨块,置滤网中将孔内外的胶原溶液沥干。体外培养的大鼠MSCs经矿化液诱导向成骨细胞分化。将分化后的成骨细胞滴加到涂胶原的煅烧骨块上,同时以未涂胶原的煅烧骨块为对照组。3天,7天时取材,扫描电镜下观察实验组与对照组成骨细胞在煅烧骨表面的贴附数量及形态,用细胞计数法测定细胞在两组材料的生长曲线,组织化学方法检测成骨细胞的ALP活性。结果：扫描电镜发现实验组成骨细胞的贴附数量显著高于对照组（P〈0．01）。细胞计数认为实验组细胞在材料上粘附数量多,增殖速度快。实验组ALP活性明显高于对照组（P〈0．01）。结论：胶原修饰的煅烧骨具有良好的组织相容性,能明显提高成骨细胞的贴附,并且促进成骨细胞活性维持,体外培养7～8天时,材料上的细胞数达到最大,应尽快植入体内。     

骨髓基质细胞诱导分化与聚乳酸吸附培养细胞的初步研究

目的:1.验证骨髓基质细胞体外培养条件下是否分化为成骨细胞;2.探索多孔聚乳酸作为组织工程载体吸附培养骨髓基质细胞的可行性。方法:取兔骨髓细胞经培养得到骨髓基质细胞,以地塞米松、维生素C、β-磷酸甘油诱导细胞分化,以原位杂交检测骨桥素和骨连接素mRNA,Von Kossa钙染色检测矿化结节。以生物可降解材料-聚乳酸吸附培养骨髓基质细胞,扫描电镜和组织学苏木精一伊红染色观察细胞的生长情况,并对载体中培养第4-12天细胞计数。结果:骨髓基质细胞经诱导第2周表达骨桥素,第3周表达骨桥素、骨连接素和形成矿化结节。细胞可以进入多孔聚乳酸内部生长,12天细胞密度可达2.6×10~7/cm~3。结论:1.骨髓基质细胞含有成骨干细胞;2.多孔聚乳酸可以吸附骨髓基质细胞生长,因此可能作为骨组织工程材料。     

转染重组人骨形态发生蛋白-7基因对骨髓基质细胞生物学行为的影响

目的 观察重组人骨形态发生蛋白-7(rhBMP-7)基因转染骨髓基质细胞(BMSCs)后的稳定表达及表达产物对BMSCs生物学行为的影响。方法利用脂质体介导法将rhBMP．7基因转染BMSCs，以G418筛选出阳性克隆并扩大培养，用免疫组织化学链霉抗生物素蛋白-生物素-过氧化物酶复合物(SABC)法检测转基因细胞的稳定表达；转染48h后，用转基因细胞的培养液上清刺激正常培养的BMSCs，利用^3H标记的胞腺嘧啶氧核苷(^3H-TdR)掺入法、Na2^35SO4掺入法以及氯胺T法检测基因表达产物对BMSCs增殖、合成蛋白多糖以及胶原的影响。结果 转基因细胞4周时仍能表达外源性基因；基因表达产物能明显促进BMSCs的增殖以及蛋白多糖和胶原的合成。结论 rhBMP-7基因转染BMSCs后可获得稳定表达，且基因表达产物能促进BMSCs增殖。诱导其向软骨细胞分化并增强其生物学活性。     

兔骨髓基质细胞体外成骨分化鉴定及与煅烧骨复合培养的实验研究

目的研究兔骨髓基质细胞体外向成骨细胞分化的生物学特性及其与牛煅烧骨体外复合培养的生物相容性.方法将体外培养1周的兔骨髓基质细胞向成骨细胞诱导分化,于1、2、4周时提取RNA,采用RT-PCR技术检测ALP和I型胶原mRNA表达,并对培养2周的细胞行VonKossa染色观察钙结节形成;另制备细胞-煅烧骨复合物,继续培养1、7、14 d后取出,扫描电镜观察及X射线衍射仪检测.结果体外诱导培养2、4周后,兔骨髓基质细胞成功表达ALT和I型胶原,VonKossa染色可见钙结节形成.扫描电镜及X射线衍射分析证实细胞在煅烧骨表面大量贴附成活,14 d后细胞铺满支架表面,合成并分泌胶原纤维及钙盐.结论兔骨髓基质细胞体外可成功向成骨细胞诱导分化,成骨特性表达佳;与牛煅烧骨体外复合培养显示良好的生物相容性.     

微管仿生人工骨对犬骨髓基质细胞生物学行为的影响

[目的]研究不同微管结构仿生人T骨对犬骨髓基质细胞（BMSCs）增殖和分化的影响。[方法]仿生人工骨分为正交结构（A组）和同心结构（B组），以磷酸钙骨水泥（CPC）／重组人骨形成蛋白2（rhBMP-2）（C组）、单纯CPC（D组）为对照组：梯度密度离心法获取犬骨髓单个核细胞，取第3代与人工骨复合培养。通过荧光显微镜、扫描电镜观察细胞在人工骨表面附壁和生长情况；以MTT实验检测各组细胞增殖能力；测定碱性磷酸酶（ALP）检测BMSCs的成骨活性：[结果]细胞在各组人工骨表面黏附、生长，以A、B组数量较多；MTT法检测显示A、B、C组吸光度（A）值大于D组（P〈0．05）、A、B、C组A值相似（P〉0．05）；ALP测定显示ALP活性A、B组〉C组〉D组（P〈0．05），A、B组间差异无统计学意义（P〉0．05）。[结论]微管结构仿生人工骨与犬BMSCs有良好的生物相容性，是BMP的良好缓释载体，可以促进犬骨髓基质细胞向成骨方向分化.     

Characterization of growth and osteogenic differentiation of rabbit bone marrow stromal cells

BACKGROUND: The rabbit is recognized as an excellent model to study the repair of bony defects with tissue engineered constructs. However, the use of rabbit bone marrow stromal cells (RBMSCs) has been limited despite the proven benefits of autologous BMSCs in the formation of bone. The purpose of this study was to characterize the growth and differentiation pattern of RBMSCs and their response to growth factors. MATERIAL AND METHODS: BMSCs were isolated from New Zealand White rabbits and cultured. Serial cell counts of parallel cultures were taken daily to determine cell growth. Response of RBMSCs to varying doses of recombinant human BMP-2 (rhBMP-2) and their time course was gauged by alkaline phosphatase (ALP) activity. The osteoblastic differentiation potential of RBMSCs in response to rhBMP-2 treatment was determined by evaluating the expression pattern of various genes involved with osteogensis using northern analysis. Von Kossa staining was performed to determine the effect of rhBMP-2 on the mineralization capabilities of RBMSCs. RESULTS: The growth rate of RBMSCs severely declined after first passage and this rate was further suppressed by TGF-beta1. The optimal dose response of rhBMP-2 was determined to be 50 ng/ml and its time course displayed increasing alkaline phosphatase activity over time. Two osteogenic markers, collagen I and osteopontin, were up regulated by rhBMP-2 treatment. Finally, the mineralization capability of RBMSCs was determined to be enhanced by rhBMP-2 treatment. CONCLUSION: Our work indicates that RBMSCs possess strong osteogenic potential and can be successfully applied toward bone tissue engineering in a rabbit model.