[发明专利]一种用于诱导干细胞向成软骨分化的制剂及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于诱导干细胞向成软骨分化的制剂及制备方法与应用。该制剂包括小分子多肽、TGF‑β、地塞米松和维生素C；其中小分子多肽的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。该制剂还可包括IGFs和BMPs中的一种或两种。将前述成分混合，即得到该制剂。该制剂能直接诱导干细胞特别是人脐带间充质干细胞向软骨分化，也能诱导人类诱导多能干细胞特别是诱导多能间充质干细胞向软骨细胞的定向诱导分化，并取得了较好的效果。因此，可将该制剂用于诱导干细胞转化为软骨细胞，进而形成软骨组织。

技术领域

本发明属于生物技术和医疗领域，特别涉及一种诱导干细胞向成软骨分化的制剂及制备方法与应用。

背景技术

干细胞(stem cell)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotent stem cell，TSC)、多能干细胞(pluripotent stemcell)和单能干细胞(unipotent stem cell)(专能干细胞)。干细胞(Stem Cell)是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。

胚胎干细胞具有万能分化性(pluripotency)功能，特点是可以细胞分化(Cellular differentiation)成多种组织的能力，但无法独自发育成一个个体。它可以差转成为外胚层、中胚层及内胚层三种胚层的成员，然后再差转成为人体的220多种细胞种类。

万能分化性是胚胎干细胞与在成年人体内可找到的多功能干细胞的主要分别：多功能干细胞只能差转成为某几种特定的细胞种类。在无外界提供差转的刺激之下(即可在实验环境下生长)，胚胎干细胞在经过多重细胞分裂之后，仍然能保有万能分化性。成人干细胞能否保有万能分化性，直到现在仍然有争议。不过，有研究已示范了万能干细胞可以从成纤维细胞集丛产生出来。

由于胚胎干细胞的“全能”性，仅从技术角度来说，用胚胎干细胞来培养人体组织和器官用以治疗疾病是最理想的。但胚胎干细胞要从胚胎中提取，有关研究在一些国家遇到伦理方面的反对，进行得不太顺利。而成年动物体内也有一些干细胞，称为成体干细胞。它们具有一定的分化潜力，但分化方向比较固定，比如造血干细胞通常只发展成血液细胞。成体干细胞不涉及伦理问题，研究比较便利，然而其分化能力有限。2007年11月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞转化为干细胞的方法，这样得到的干细胞称为诱导多功能干细胞(induced pluripotent stem cells iPS)，又名iPS细胞。iPS细胞具有和胚胎干细胞类似的功能，却绕开了胚胎干细胞研究一直面临的伦理和法律等诸多障碍，因此在医疗领域的应用前景非常广阔。随后日本科学家仅用两个移植基因培育成了人类诱导多功能干细胞(iPS细胞)，日本庆应大学教授冈野荣之的研究小组，仅用先前培育iPS细胞所用4个诱导基因中的两个，即“0ct3/4”基因和“Klf4k”基因，也成功培育出了iPS细胞。目前，国际上关于iPS细胞的研究可谓日新月异，是干细胞研究的热点领域之一。

软骨退化疾病，特别是退行性关节炎，是在中老年人群中发病率很高的一种消耗性慢性疾病。基于种子细胞，生物材料及细胞生长因子的软骨组织工程的发展为临床修复软骨退化和缺损提供了可能。通过软骨组织工程构建软骨的首要条件是能够获得足够量的种子细胞。目前，用于软骨组织工程的种子细胞主要有：成体软骨细胞、成体干细胞和胚胎干细胞。而诱导多能干细胞具有与胚胎干细胞同样的体外培养无限增值，自我更新，和多能分化潜能的特点；同时由于诱导多能干细胞来源于成体细胞，避免了伦理道德方面问题；而且诱导多能干细胞可以从患者的皮肤成纤维或其他种类成体细胞诱导产生，克服了软骨组织工程中宿主对异体移植物产生免疫排斥的障碍。因此诱导多能干细胞在软骨组织工程中细胞来源是一个长远时期的最佳选择。

发明内容