BMP-2基因修飾成纖維細(xì)胞用于骨修復(fù)的局部基因治療.pdf

1、大面積骨缺損是臨床上包括骨科、口腔頜面外科及整形外科領(lǐng)域的一大難題。骨形成蛋白一2(BMP一2)是眾多調(diào)控成骨細(xì)胞分化最重要的生理性介導(dǎo)因子之一，也是經(jīng)FDA認(rèn)證可以用于臨床治療的蛋白質(zhì)，但是BMP一2體內(nèi)應(yīng)用容易降解，治療有效濃度難以控制，目前的骨移植和替代物移植治療均有一定局限，而exvivo基因治療可以解決這些問(wèn)題。皮膚成纖維細(xì)胞因?yàn)橐子讷@得，數(shù)量大，易擴(kuò)增及參與骨折自然愈合過(guò)程等原因被我們作為攜帶BMP一2基因的基因遞送細(xì)胞。

2、 我們首先用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體系統(tǒng)將BMP一2轉(zhuǎn)入人皮膚成纖維細(xì)胞(HDFs)，通過(guò)RT-PCR和BMP一2免疫組化法在mRNA水平和蛋白水平均能檢測(cè)到BMP一2在HDFs有效表達(dá)；通過(guò)化學(xué)熒光和染色法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)早期成骨表型ALP升高；體外培養(yǎng)細(xì)胞經(jīng)β—GP，Dx等誘導(dǎo)培養(yǎng)28d后ELISA檢測(cè)到晚期成骨表型OCN分泌逐漸增加；茜素紅染色發(fā)現(xiàn)礦化結(jié)節(jié)增多。表明成纖維細(xì)胞經(jīng)BMP一2修飾在體外能分化為成骨細(xì)胞。 然后我們將逆轉(zhuǎn)錄病

3、毒轉(zhuǎn)導(dǎo)BMP一2修飾的異種人皮膚成纖維細(xì)胞注射入裸鼠肌肉，注射后6周X線(xiàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有異位骨形成，組織學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)HDFs能表達(dá)BMP-2并通過(guò)軟骨內(nèi)成骨方式成骨，這些細(xì)胞經(jīng)alu原位雜交顯示為人源性；將BMP-2修飾的同種F344大鼠皮膚成纖維細(xì)胞(FDFs)移植到異體F344大鼠顱骨缺損部位，10周后BMP-2側(cè)有近72％缺損面積被修復(fù)，而空載體側(cè)只有17％修復(fù)；將BMP-2修飾的自體同基因型皮膚成纖維細(xì)胞(SDFs)移植入SD大鼠顱骨缺

4、損后10周，BMP-2修復(fù)面積明顯大于對(duì)照側(cè)，但是比同種異體細(xì)胞移植差異小。表明BMP-2基因修飾的成纖維細(xì)胞在體內(nèi)能促進(jìn)骨缺損的愈合。同時(shí)發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體在體內(nèi)有成瘤的可能。 同期進(jìn)行的非病毒載體介導(dǎo)的BMP-2基因治療由于轉(zhuǎn)染效率低，時(shí)間短，體外成骨表型弱，體內(nèi)不能成骨；而I型膠原蛋白α2(COLlA2)基因增強(qiáng)子和啟動(dòng)子能使轉(zhuǎn)基因表達(dá)增強(qiáng)，并具有成纖維細(xì)胞特異性，因此本研究將COL1A2增強(qiáng)子、啟動(dòng)子(簡(jiǎn)稱(chēng)細(xì)胞特異性元件

5、)及BMP-2基因?qū)雙cDNA3質(zhì)粒中構(gòu)建pcDNA3-CEP-BMP-2，用脂質(zhì)體法轉(zhuǎn)入HDFs，將血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)作為對(duì)照，RT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染含細(xì)胞特異性元件的pcDNA3-CEP-BMP-2在HDFs造成BMP-2表達(dá)高于pcDNA3-BMP-2，而VEC的BMP-2表達(dá)不增高，ELISA在蛋白水平證實(shí)這一結(jié)果；通過(guò)上述方法檢測(cè)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染含細(xì)胞特異性元件的pcDNA3-CEP-BMP-2后，HDFs堿性磷酸酶活性、骨鈣

6、素的分泌和礦化能力高于pcDNA3-BMP-2，將含細(xì)胞特異性元件的pcDNA3-CEP-BMP-2轉(zhuǎn)染的HDFs注射入裸鼠體內(nèi)8周后能形成骨，而pcDNA3-BMP-2只能形成軟骨。 本研究證明，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄病毒載體系統(tǒng)和成纖維細(xì)胞特異表達(dá)的新型非病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)BMP-2基因的成纖維細(xì)胞能促進(jìn)骨缺損修復(fù)，但是逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)BMP-2的能力高于成纖維細(xì)胞特異表達(dá)的載體。此項(xiàng)研究將為局部基因治療骨修復(fù)的臨床應(yīng)用提供新的思路和解決方法。