[发明专利]基因修饰的组织工程化骨及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地，涉及一种基因修饰的组织工程化骨及其制备方法。更具体地，具体涉及一种人类骨保护素基因修饰的组织工程化骨及其制备方法，以及该组织工程化骨在制备治疗牙周骨缺损疾病材料中的用途。

背景技术

牙周病是发生在牙齿支持组织的炎症性、破坏性疾病，以牙槽骨的吸收破坏为主要特征。在临床治疗中通过牙周病的基础治疗、牙周手术(根面处理技术、引导性牙周组织再生术、骨移植)和药物治疗，对消除致病因素、促使炎症减轻有一定疗效，但难以恢复正常的牙槽嵴高度、形成新附着。

组织工程技术为牙周组织再生提供了新方法。生长因子是组织工程的重要因素，它们能调控包括牙周来源在内的多种细胞的增殖、迁移、分化和外基质的合成，在牙周组织再生的修复中发挥重要作用。但是传统的组织工程方法应用生长因子时，多将生长因子局部注射或复合细胞和支架材料后植入体内，由于生长因子多为蛋白质或多肽，在体内极易降解，生物半衰期短，容易被体液冲走或稀释，因此难以保持局部有效治疗浓度。

基因治疗为生长因子持续、稳定表达提供了新方法。借助基因治疗的手段(如转基因技术)，将生长因子的基因转移到牙周组织相关靶细胞内，当基因导入靶细胞后，这些细胞便可以充当微型“生物工厂”，持续释放细胞因子，促使靶细胞的表型向再生方向分化；并通过自分泌或旁分泌作用对细胞自身以及周围未转染的细胞产生作用，促使整个缺损区的所有细胞活化，从而提高牙周组织再生的成功率。

目前利用组织工程和基因治疗技术以及两者相结合促进牙周组织修复再生已成为牙周领域的研究热点。有部分学者利用该技术在牙周病治疗、促进牙槽骨新生方面进行了研究，通过牙周膜细胞(Periodontal ligament cell_s，牙周膜细胞)体外培养，并将骨形成蛋白(Bone morphogenetic protein，BMPs)或血小板生长因子(Platelet-derived growth factor，PDGF)等促进骨形成基因转染至牙周膜细胞，回植到牙周组织缺损处，发现有促进牙槽骨形成的作用。然而，牙周组织是由牙骨质、牙周膜、牙槽骨与牙龈共同构成的三维结构，牙周病是细菌等各种病原因素对这四者的共同破坏，虽然通过牙周手术，包括使用牙周组织工程方法在提供修复用细胞、促进组织形成等方面有一定作用，但是，在病变牙周组织中主要是各种刺激因素导致的大量破骨细胞活化，抑制了牙周组织的成骨能力，使组织修复无法达到理想效果。因此，单一依靠促进骨形成来治疗牙周病效果未尽人意。

骨保护素(osteoprotegerin，OPG)是近年来发现的一种能阻止破骨细胞分化、成熟，抑制骨吸收的关键因子。骨保护素是核因子κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factorκB ligand，RANKL)的天然诱饵受体，能竞争性地与核因子κB受体活化因子配体结合，阻断核因子κB受体活化因子(Receptor activator of nuclear factor-κB，RANK)与核因子κB受体活化因子配体间的相互作用，从而抑制破骨细胞的形成和活化，抑制骨吸收。研究发现，核因子κB受体活化因子配体水平升高可以导致牙周组织的破坏；检测牙周病患者龈沟液显示，RANKL/OPG比率比健康人群明显升高；细菌产生的毒素或是组织表达的炎症介质也是通过影响RANKL/OPG比率而影响组织修复的。这些研究结果表明，OPG/RANKL/RANK系统在牙周骨代谢中是重要的分子调节机制之一。

牙周组织中最重要的一种细胞是牙周膜细胞，有学者研究发现牙周膜细胞可以表达骨保护素和核因子κB受体活化因子配体，在没有受到外界刺激时骨保护素表达较核因子κB受体活化因子配体强，不利于破骨生成，以维持牙周内环境的稳定。揭示了牙周膜细胞是通过OPG/RANKL系统来调节牙槽骨代谢的。由于牙周膜细胞位于牙槽骨和牙骨质之间，其分泌的骨保护素可能在抵御炎症组织中核因子κB受体活化因子配体介导的骨吸收中发挥一定的防御功能。

近年来，国内外学者利用骨保护素防治因破骨细胞过度活化而引起的骨吸收疾病做了大量研究，发现骨保护素可有效抑制骨质疏松性骨吸收、恶性肿瘤骨转移破坏等骨质吸收疾病。但使用骨保护素治疗牙周骨缺损还未见报道。

发明内容

本发明是基于发明人的下列发现而完成的：