基因修饰人骨髓间充质干细胞作为骨组织工程种子细胞异种移植的实验研究

目的观察人细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4-免疫球蛋白融合蛋白(hCTLA4-Ig)基因修饰的人骨髓间充质干细胞(hMSCs)作为种子细胞异种移植到F344大鼠体内是否成骨,探索获得骨组织工程异基因种子细胞的一种方法。方法应用含有目的基因hCTLA4-Ig和增强绿色荧光蛋白(EGFP)的逆转录病毒感染第1代hMSCs,应用G418筛选出抗性细胞群(hMSCs-CTLA4);用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和免疫细胞化学方法分别检测hMSCs-CTLA4中hCTLA4-IgmRNA和蛋白质表达。用荧光激活细胞分选仪(FACS)检测hMSCs-CTLA4中表达hCTLA4-Ig蛋白的阳性率。将hMSCs-CTLA4作为种子细胞在体外构建组织工程骨并移植到F344大鼠皮下,用X线片、组织形态学、免疫组织化学方法分别观察其体内成骨状况和hCTLA4-Ig表达情况。结果分离的hMSCsCD105表达阳性,CD34表达阴性。hMSCs-CTLA4的细胞形态呈梭形,与hMSCs比较无明显改变;倒置荧光显微镜观察见绝大多数细胞呈绿色,强阳性表达EGFP。RT-PCR、免疫细胞化学结果分别证实hMSCs-CTLA4表达hCTLA4-IgmRNA和蛋白。FACS检测结果显示:hMSCs-CTLA4表达hCTLA4-Ig蛋白的阳性率为78.4%。本实验构建的组织工程骨,每克脱钙骨基质(DBM)上吸附、生长的细胞约(1～1.5)×106个。DBM/hMSCs-CTLA4组植入F344大鼠皮下术后2～12周均可检测到hCTLA4-Ig阳性表达细胞,8～12周出现人源性新生骨组织;而单纯DBM组与DBM/hMSCs组表现为DBM逐渐被吸收,代之以纤维结缔组织,没有新生骨组织出现。结论以hMSCs-CTLA4作为种子细胞构建的组织工程骨异种移植到F344大鼠皮下可以成骨。hCTLA4-Ig基因修饰的人骨髓间充质干细胞(hMSCs)可能作为骨组织工程异基因种子细胞的来源。