转化生长因子-β3融合蛋白促进骨髓基质干细胞向软骨分化的研究

目的 构建潜在相关肽(LAP)为潜伏位点,基质金属蛋白酶(MMP)切位点为导向位点,转化生长因子(TGF)-β3活性部分(mTGF-β3)为治疗位点的具有靶向治疗作用的新型TGF-β3融合蛋白LAP-MMP-mTGF-β3,并转染大鼠来源的骨髓基质干细胞(MSCs),并检验其特异性的靶向治疗作用.方法 将人工合成的编码MMP酶切位点氨基酸的正反义DNA序列经基因重组定向克隆插入真核表达载体pIRES-EGFP中,获得pIRES-EGFP-MMP重组体,用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)从大鼠胚胎组织中获取TGF-β3的LAP(781 bp)段和TGF-β3的活性片段mTGF-β3(313bp),分别插入pIRES-EGFP-MMP中MMP的上游和下游,获得pIRES-EGFP-LAP-MMP-mTGF-β3重组质粒.然后将其转染入大鼠来源的MSCs,将转染后的MSCs在有MMP-1和无MMP-1的条件下进行球团培养,分别于第7、14、21天检测胶原2(COLⅡ),Aggrecan(Agc)和TIPM的表达.结果 经过测序和酶切鉴定,构建pIRES-EGFP-LAP-MMP-mTGF-β3质粒;转染MSCs后,我们成功获得了LAP-MMP-mTGF-β3融合蛋白(39 kDa)的表达,并验证了其只有在MMP酶环境中才能被激活生成具有生物学效应的特异性的mTGF-β3二聚体(22.2 kDa);球团培养中,MMP酶存在的条件下第21天COLⅡ、Agc、TIPM的相对表达量分别为1.45±0.07、1.61±0.09、1.80±0.08,无MMP酶存在的条件下第21天COLⅡ、Agc、TIPM的相对表达量分别为0.42±0.09、0.38±0.15、0.27±0.07.结论 构建了一种新型具有靶向治疗作用的融合蛋白LAP-MMP-mTGF-β3.     

TGF-β3真核表达载体转染骨髓基质干细胞促进其向软骨分化的实验研究

[目的]构建生长转化因子(TGF-β3)含绿色加强绿色荧光蛋白的真核表达质粒pIRES2-EGFP-TGF-β3,然后用该质粒转染骨髓基质干细胞(Marrow stromal cells,MSCs)并促进MSCs向软骨方向分化。[方法]用RT-PCR法从大鼠的胚胎组织中提取TGF-β3的DNA全长,首先连接到pMDl8-T载体,扩增、纯化后经测序公司测序确定插入目的基因序列的正确性,然后再用带有EcoRI、PstI内切酶的引物,从pMD18-T将TGF-β3的全长再次扩增出来,最后将带有酶切位点的TGF-β3的全长插入到真核质粒pIRES2-EGFP中,构建真核表达载体pIRES2-EGFP-TGF-β3。体外培养大鼠MSCs,应用阳性脂质体将pIRES2-EGFP-TGF-β3转染到MSCs中,24h后在荧光显微镜下观察蛋白的表达,流式检测MSCs的转染效率;Westen Blot检测TGF-β3蛋白的表达;之后进行MSCs细胞球团培养,分别于第7、14、21、28d检测软骨基质胶原Ⅱ,胶原X和Aggrecan的表达,同时用甲苯胺蓝检测蛋白聚糖(proteoglycan)的表达。[结果]测序结果和酶切鉴定结果表明成功的构建了pIRES2-EGFP-TGF-β3质粒,转染MSCs之后,转染的效率达30%。Westen Blot结果表明TGF-β3获得了成功的表达,在接下来的细胞球团培养过程中,转染后MSCs被成功诱导向软骨分化。     

转化生长因子-β1和血清对人骨髓基质干细胞增殖及向软骨细胞诱导分化的影响

目的探讨转化生长因子-β1(TGF-β1)和不同浓度胎牛血清对体外培养人骨髓基质干细胞(BMSCs)增殖及向软骨细胞诱导分化的作用,为软骨组织工程提供有用的种子细胞。方法分别采集3例志愿者骨髓各6mL,用Percoll细胞分离液分离,收集单个核细胞,在含10%胎牛血清的低糖DMEM培养液中培养扩增。将第3代细胞分为3组:A组为对照组,B组为含5%胎牛血清的诱导培养基组,C组为含10%胎牛血清的诱导培养基组。倒置显微镜下观察细胞生长状况,免疫组化检测Ⅱ型胶原分泌,原位杂交检测Ⅱ型胶原mRNA表达,3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷(3H-TdR)掺入实验检测细胞的增殖情况。结果经密度梯度离心后,活细胞比例在96%以上。贴壁后的细胞形态均一,由梭形向多角形转变。B组细胞在诱导培养7d后Ⅱ型胶原免疫组化均为阳性,原位杂交可检测到Ⅱ型胶原mRNA的表达,而A、C两组分别为阴性和弱阳性。三组细胞3H-TdR摄入量的大小顺序为C>B>A。结论密度梯度离心法是一种高效、可大量获取人BMSCs的方法,细胞在体外生长稳定;低浓度的胎牛血清和10ng/mL的TGF-β1联合作用既可促进人BMSCs的增殖,又可诱导其向软骨细胞方向分化,而高浓度胎牛血清仅对细胞的增殖有促进作用。     

重组PGL3-转化生长因子β1基因转染兔骨髓基质干细胞体外诱导向软骨细胞分化的实验研究

目的探讨将编码细胞转化生长因子β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)的重组PGL3-TGF-β1质粒转染兔骨髓基质干细胞(marrow stromal stem cells,MSCs),体外通过自分泌、诱导作用向软骨细胞方向分化的可行性,为基因加强组织工程学修复软骨损伤提供体外实验依据.方法兔MSCs体外密度梯度离心及贴壁筛选法分离培养,脂质体法转染重组PGL3-TGF-β1,转染后绘制不同时期细胞生长曲线,MTT法分析转染后细胞(实验组)生长活性,以未转染空载体细胞为实验对照组,未转染细胞为空白对照组;转染后第2、7天,分别进行抗TGF-β1和抗Ⅱ型胶原蛋白的免疫组织化学染色(SABC法),以未转染细胞为实验对照组,PBS作为一抗为空白对照组,进行图像定量分析.结果 MSCs体外分离培养,脂质体法转染后,生长曲线显示转染后细胞生长活性较对照组降低,MTT法显示实验组及实验对照组吸光度(A)值较空白对照组低,差异有统计学意义(P＜0.01);实验组转染细胞第2天,抗TGF-β1免疫组织化学染色可见细胞内阳性颗粒,实验对照组及空白对照组均为阴性;转染细胞第7天,抗Ⅱ型胶原免疫组织化学染色实验组可见细胞内阳性颗粒,实验对照组及空白对照组均为阴性.图像分析示,实验组抗TGF β1及抗Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性值与实验对照组及空白对照组相比,差异均有统计学意义(P＜0.01).结论脂质体法重组PGI3-TGF-β1基因可成功转染兔MSCs,但对细胞生长有一定影响,转染细胞表达TGF β1,通过其自分泌、诱导作用,细胞分泌Ⅱ型胶原蛋白,表现出软骨细胞样生理特征,并向软骨细胞方向分化.     

RhoA/ROCK通路在转化生长因子-β1诱导骨髓基质干细胞向软骨分化中的作用

目的 探讨RhoA／ROCK信号通路在转化生长因子-β1（TGF-β1）体外诱导骨髓基质干细胞（BMSCs）向成软骨细胞表型分化过程中的表达及作用。方法 由小鼠骨髓中分离出BMSCs，体外传代培养，取第3代细胞通过TGF-β1诱导向软骨细胞分化。采用Western-blot和RT-PCR方法分别检测RhoA和ROCK1／2、Ⅱ型胶原在细胞分化过程中的表达及应用Rho激酶抑制剂Y27632后的表达。结果 RhoA和ROCK1／2在分化过程中均有表达。Rho激酶抑制剂Y27632导致诱导后成软骨细胞相关的Ⅱ型胶原表达减少。结论 RhoA／ROCK信号通路可能在BMSCs分化为软骨细胞过程中起着重要调控作用。     

人TGF-β1基因腺病毒载体的构建及对骨髓基质干细胞的定向诱导分化作用

目的构建人转化生长因子β1(TGF-β1)基因腺病毒真核表达载体,并观察感染骨髓基质干细胞(MSCs)后目的基因的表达和对细胞生物学行为的影响。方法以复制缺陷的腺病毒Adeno-X为基因载体,制备携带TGF-β1基因的高滴度腺病毒液感染人MSCs,通过免疫细胞化学、原位杂交、己糖醛酸水平检测及甲苯胺蓝染色等方法鉴定外源基因的表达,分析TGF-β1基因转染对MSCs定向软骨分化的调控机制。结果腺病毒感染MSCs后免疫细胞化学染色证实外源基因编码蛋白的表达,通过原位杂交检测出Ⅱ型胶原蛋白基因mRNA,细胞培养液中己糖醛酸水平明显升高。结论成功构建人TGF-β1基因腺病毒表达载体,证实其在MSCs中的表达和具有向软骨细胞定向分化的诱导作用,为软骨缺损修复的局部基因治疗奠定实验基础。     

骨髓基质干细胞在体外向软骨细胞分化

目的观察骨髓基质干细胞(B M SC s)在体外能否分化为软骨细胞。方法利用高密度细胞球培养体系在含转化生长因子-β1(TG F-β1)的培养基中培养B M SC s21d,用免疫组化甲苯胺蓝染色方法分析培养的B M SC s球中蛋白多糖(软骨细胞分泌的主要基质成份)的表达、用免疫组化和R T-P C R方法分析Ⅱ型胶原(软骨细胞特异分泌的主要胶原蛋白)的表达来评估B M SC s是否分化为软骨细胞。结果TG F-β1作用的B M SC s表达了Ⅱ型胶原和蛋白多糖。结论B M SC s在体外特定的培养条件下可分化为软骨细胞,从而可能成为临床上治疗创伤或骨关节炎所致的软骨缺损所需的合适的自体来源的种子细胞。     

辛伐他汀在骨髓基质干细胞向成骨细胞分化过程中的作用

目的 通过对小鼠骨髓干细胞体外培养的观察，研究辛伐他汀在骨髓基质干细胞向成骨细胞定向分化过程中的作用。方法 取雄性6周ICR小鼠股骨骨髓基质细胞进行原代和传代培养，应用组织化学及yon Kossa方法检测细胞碱性磷酸酶染色和细胞外基质矿化；在细胞培养早期加入辛伐他汀(实验组)或保持基础培养条件(对照组)，应用半定量RT-PCR方法分别检测两组Ⅰ型胶原蛋白(COL1)、碱性磷酸酶(ALP)、转录因子CBFA1和Osterix(OSX)在成骨细胞分化过程中的表达。结果 小鼠骨髓基质细胞经体外诱导后分化为具备碱性磷酸酶活性和矿化细胞外基质的成熟成骨细胞。实验组COL1、ALP和CBFA1表达在细胞培养第3，5天均高于对照组，OSX表达差异不明显。结论 辛伐他汀在成骨细胞分化过程中促进其相关基因的表达。     

转化生长因子-β在骨髓间充质干细胞向软骨细胞定向分化过程中的作用

生长因子是细胞之间进行信息传递及调节细胞生长分化的一系列多肽,它能调控细胞的增殖、分化、迁移和基因表达。目前已经应用于软骨组织工程的生长因子种类繁多,主要有转化生长因子家族、骨形态发生蛋白家族、成纤维细胞生长因子家族等。从骨髓间充质干细胞到软骨细胞这条定向的分化通路中,这些生长因子发挥着不同的促进作用并有协同性。转化     

生长分化因子-5诱导小鼠骨髓基质干细胞向软骨分化过程中对缝隙连接蛋白43表达的影响

目的探讨生长分化因子-5(GDF-5)在小鼠骨髓基质干细胞(BMSCs)向软骨分化过程中对缝隙连接蛋白43(Cx43)表达的影响。方法体外培养小鼠BMSCs,贴壁细胞传代,取第3代细胞,加入地塞米松、VitC、胰岛素和GDF-5诱导培养,72 h后免疫细胞化学和阿尔辛蓝染色分别检测软骨细胞特异性Ⅱ型胶原和蛋白多糖的表达；在诱导24、48和72 h后进行如下检测：MTT法测定GDF-5对小鼠BMSCs增殖的影响；RT-PCR、Western blotting和免疫细胞化学法检测GDF-5对Cx43蛋白表达的影响。结果MTT结果显示不同时间GDF-5对小鼠BMSCs的增殖无影响；RT-PCR、Western blotting和免疫细胞化学结果表明诱导后不同时间均有Cx43 mRNA和蛋白的表达；诱导72 h免疫细胞化学显示有Ⅱ型胶原蛋白的表达,阿尔辛蓝染色阳性,有蛋白多糖基质的分泌。结论GDF-5可以通过上调缝隙连接蛋白Cx43的表达来促进小鼠BM- SCs向软骨方向的分化。     

骨髓基质干细胞体外分化软骨细胞的实验研究

目的 探讨转化生长因子-β1(TGF-β1)和碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)对兔骨髓基质干细胞(BMSC)体外增殖、分化为软骨样细胞的影响。方法 24只兔等分为4组,抽取骨髓,分离基质干细胞,体外连续传代培养,A组为基础培养液,B、C、D组分别加入TGF-β1、b-FGF、TGF-β1和b-FGF,观察细胞生长情况及形态特征,阿新蓝染色,Ⅱ型胶原mRNA表达情况。结果B组细胞形态变化、C组增殖速度、D组增殖速度及形态变化均较A组加快。阿新蓝染色:原代阴性,传代细胞,A、c组淡染或阴性,B组呈蓝色,D组呈深蓝色。Ⅱ型胶原mRNA表达:A、c组未检出,B组阳性,D组有较强阳性表达。结论 兔BMSC在体外适当条件下可分化为软骨样细胞,TGF-β1能诱导BMSC向软骨方向分化,b-FGF不仅能促进BMSC的增殖,且能延长其生存时间。     

体外诱导骨髓间质干细胞向软骨方向分化的研究

目的　探讨体外诱导骨髓间充质干细胞 (BMSCs)向软骨方向分化的条件和方法。方法　抽取兔股骨骨髓 ,用密度梯度离心和贴壁分离法分离BMSCs ,分别在高密度 (1× 10 6/ml)和低密度 (1× 10 4/ml)培养条件下用转化生长因子 β1(TGF β1)诱导BMSCs向软骨方向分化。倒置显微镜、透射及扫描电子显微镜观察细胞 ,用免疫组织化学、原位杂交、特殊染色方法检测Ⅱ型胶原及软骨基质成分的表达。结果　高密度诱导的BMSCsⅡ型胶原免疫组织化学阳性率为 89.2 %,Ⅱ型胶原原位杂交阳性率为 82 .6%,黏多糖特殊染色阳性 ,低密度诱导的BMSCsⅡ型胶原免疫组织化学阴性 ,Ⅱ型胶原原位杂交阳性率为 3 .8%,黏多糖特殊染色阴性。结论　TGF β1可以诱导BMSCs向软骨方向分化 ,细胞密度是BMSCs分化的重要影响因素。     

亚砷酸诱导骨髓基质干细胞向神经细胞的分化作用

目的 研究亚砷酸体外诱导骨髓基质干细胞（MSCs）向神经细胞分化的作用。方法 应用亚砷酸诱导体外培养的人胚胎和成年小鼠MSCs，观察诱导过程中的形态学变化；应用抗Nestin、抗MAP2、抗βⅢ-tubulin、抗磷脂碱性蛋白（MBP）及抗胶质纤维酸性蛋白（GFAP）抗体进行免疫细胞化学染色，逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）检测mRNA表达，以2-巯基乙醇（BME）作为对照。结果 经亚砷酸和BME诱导后，MSCs均表现为神经元细胞的形态特征。亚砷酸诱导组细胞形态变化较BME诱导组出现晚，且死亡率远低于后者。免疫细胞化学示Nestin、MAP2和βⅢ-tubulin阳性表达，MBP及GFAP为阴性表达。RT-PCR可见Nestin、MAP2、β-actin和βⅢ-tubulinmRNA阳性表达。结论 亚砷酸和BME均可在体外诱导人胚胎和成年小鼠MSCs向神经细胞分化，但亚砷酸诱导更为缓和。     

转化生长因子-β1在软骨诱导方面的应用进展

组织工程学与基因工程是目前治疗关节软骨及椎间盘退变等退变性疾病的新型治疗方案。其中转化生长因子-β1(Transformation growth factors beta1,TGF-β1)是转化生长因子β超家族成员中研究比较清楚的因子,具有促进细胞增殖生长和分化的作用。在Wehling等[1]于1977年首先提出转基因逆转椎间盘退变的设想之后,TGF-β1在基因转染及联合转染治疗软骨、间盘退变等疾病方面取得长足进展。本文就TGF-β1在软骨诱导方面的应用进展现状进行综述。     

生长转化因子-β3转染骨髓基质干细胞联合脱钙骨基质修复软骨缺损

目的通过生长转化因子-β3（TGF-β3）转染骨髓基质干细胞（BMSC）后，以脱钙骨基质（DBM）为载体共同修复软骨缺损。方法首先在将BMSC和DBM在体外混合培养21d，实验组中加入TGF-β3转染后的p3BMSC，对照组中加入未转染的p3BMSC，7、14、21d取出DBM块，通过逆转录．聚合酶链反应（RT—PCR）检测COL（Ⅱ）、COL（X）和Aggrecan的量，第21天取出的DBM晾干后称重，计算净增长重量。然后将经过体外混合培养7d的DBM植入兔的软骨缺损模型中，实验组在培养的过程中加入转染后的BMSC，对照组加入未经转染的BMSC。3、6、9周处死后取材，进行肉眼和组织学观察。结果在体外的混合培养的实验中，TGF-β3转染后的BMSC能显著的增加DBM上的软骨生成量，增加量约为对照组的6倍。同时还大大增加了正常软骨基质COL（Ⅱ），COL（X）和Aggrecan的产生。在体内实验中，加入TGF-β3转染后BMSC的实验组的软骨修复效果明显好于未加入TGF-β3的对照组。结论TGF-β3转染BMSC后，再联合DBM，有更强和迅速的软骨修复能力。     

人转化生长因子β1及骨形成蛋白7基因共表达载体的构建及对骨髓基质干细胞的定向诱导作用

目的 构建人转化生长因子β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)及骨形成蛋白7(bone morphogenetic protein 7,BMP-7)基因共表达腺病毒真核表达载体,并观察感染骨髓基质干细胞(marrow stromal stem cells,MSCs)后目的 基因的表达和对细胞生物学行为的影响.方法 以复制缺陷的腺病毒AdEasy为基因载体,制备携带TGF-β1及BMP 7基因的高滴度腺病毒液感染人MSCs,通过免疫细胞化学、原位杂交、RT-PCR及己糖醛酸水平检测等方法鉴定外源基因的表达,分析外源性基因共表达对MSCs定向软骨分化的调控机制. 结果 腺病毒感染72 h后,TGF-β1和BMP 7免疫细胞化学染色可见大部份MSCs胞浆内均出现棕黄色粗颗粒,通过原位杂交检测出Ⅱ型胶原蛋白基因mRNA,感染10 d后细胞培养液中己糖醛酸含量为68.03±3.34μg/ml与感染前的53.20±3.70μg/ml明显升高有统计学意义(P＜0.01).结论 成功构建了人TGF-β1及BMP-7共表达基因腺病毒表达载体,证实其在MSCs中的表达和具有向软骨细胞定向分化的诱导作用,为软骨缺损修复的局部基因治疗奠定实验基础.     

骨髓间充质干细胞在β3转化生长因子联合胰岛素样生长因子-1定向诱导下的软骨组织工程

目的探讨β3转化生长因子（TGF-β3）在诱导骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）向软骨细胞分化中胰岛素样生长因子-1（IGF-1）的作用以及在软骨组织工程中的应用。方法在体外用TGF—β3或（和）IGF-1诱导藻酸钠微球中的MSCs向软骨细胞定向分化,免疫组织化学、逆转录-聚合酶链反应（RT—PCR）检测Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖（aggrecan）的表达,Western印迹法检测Sox9蛋白的表达,激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察该软骨细胞在壳聚糖支架上的生长。结果TGF-β3。能诱导藻酸钠微球中的MSCs表达软骨特异性的Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖和Sox9,IGF-1能显著性地增强这种作用（P〈0．05）。Ⅱ型胶原、聚集蛋白聚糖和Sox9之间的相关系数分别为0．95和0．91。诱导的软骨细胞能在壳聚糖支架上黏附、迁徙、增殖。结论在TGF-β3诱导MSCs分化成软骨细胞地过程中,IGF-1可能通过促进Sox9的表达起到协同作用。诱导分化后的软骨细胞与壳聚糖复合支架表现出良好的组织相容性。     

不同浓度转化生长因子-β1对人骨髓间充质干细胞/海藻酸钠复合物体外软骨形成能力的影响

目的探讨人骨髓间充质干细胞（MSCS）体外定向分化为软骨样组织的可行性以及不同浓度TGF-β1对人MSCs／海藻酸钠复合物体外软骨形成能力的影响。方法将体外培养扩增的人骨髓间充质干细胞与海藻酸钠结合，制成MSCs／海藻酸钠复合物，诱导培养液中添加不同浓度TGF-β1，在培养的不同时间进行Ⅱ型胶原的免疫组织化学，原位杂交，蛋白多糖的特殊染色，以及蛋白多糖的定量检测。结果细胞在海藻酸钠中生长良好，可见细胞分裂增殖，形成同源细胞团。10μg／L诱导组Ⅱ型胶原表达阳性，基质中有红染的黏多糖物质的堆积，蛋白多糖定量检测均高于其他实验组（P〈0.05）。结论TGF-β1浓度过低不能诱导软骨形成，而浓度过高则不利于软骨形成，10μg／L是体外诱导软骨形成的适宜浓度。海藻酸钠是运载MSCs的理想载体和支架。     

犬骨髓基质干细胞体外定向分化为软骨细胞

目的 体外诱导犬骨髓基质干细胞(BMSCs)定向分化为软骨细胞，探讨体外诱导成软骨的方法和条件。方法 自犬肋骨取骨髓2～3ml，体外行原代和传代培养扩增，顺序加入碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和转化生长因子β1(TGF-β1)，以培养瓶内较高细胞浓度培养，诱导BMSCs分化为软骨细胞。甲苯胺蓝、阿新蓝染色检测软骨基质的分泌，免疫组织化学染色检测软骨特异性Ⅱ型胶原表达。结果 诱导的软骨样细胞甲苯氨蓝异染性、阿新蓝染色阳性；Ⅱ型胶原免疫组织化学检测阳性。结论 应用bFGF和TGF-β1体外可以诱导犬BMSCs分化为软骨细胞，诱导的软骨细胞可作为软骨组织工程较理想的种子细胞。     

转化生长因子β1缓释载体诱导骨髓基质干细胞成软骨分化

目的探讨转化生长因子β1（TGF—β1）缓释对骨髓基质干细胞诱导成软骨分化的影响。方法乳化交联法制备TGF—β1壳聚糖缓释微球并将其与壳聚糖支架复合，将骨髓基质干细胞置于复合载体中立体培养，通过HE染色、Ⅱ型胶原免疫组化染色、扫描电镜观察复合载体对细胞的增殖、分化及功能的影响。结果骨髓基质干细胞于复合载体中培养，细胞形态类似软骨细胞，并可见细胞增殖及细胞外基质分泌，Ⅱ型胶原免疫组织化学染色示基质中有Ⅱ型胶原表达，其细胞增殖率及Ⅱ型胶原分泌功能均较对照组明显增强。结论复合载体能够控制TGF-β1的释放并保持其活性，可促进骨髓基质干细胞的增殖并诱导其向软骨细胞分化。