[发明专利]LIPUS对三维支架材料上MC3T3‑E1细胞内RNA表达影响的研究方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种LIPUS对三维支架材料上MC3T3-E1细胞内 RNA表达影响的研究方法。

背景技术

低强度脉冲超声波(low-intensity pulsed ultrasound stimulation，LIPUS)是一种使用频率和剂量较低的超声波。有文献报道：LIPUS有利于体外三维材料内骨髓间充质干细胞的成骨向分化、促进兔股骨多孔材料内的血管化和骨形成、可提高兔脊椎与多孔材料间的骨融合率^[1-3]。还有文献报道：LIPUS可以明显促进成骨细胞在多孔材料内的长入、增殖和早期分化^[4，5]； LIPUS与人工骨材料联合修复Beagle犬节段性骨缺损可提高新骨形成速度及骨组织密度，缩短骨愈合时间^[6]。本课题组与中科院金属研究所合作的国家“863”计划项目：2015AA033702 高强韧多孔钛人工骨材料研发，对利用电子束逐层熔化技术三维打印制备的多孔钛合金 (Ti-6Al-4V，ELI粉，医疗外科植入用)材料的生物学性能进行了全面评价，实验发现LIPUS 可以促进钛合金多孔材料内MC3T3-E1细胞的分化和长入，对细胞的增殖无明显影响^[7]；动物实验结果是在兔下颌骨大面积骨缺损修复过程中，LIPUS促进了钛合金多孔材料内的骨形成和骨成熟。以上数据均提示LIPUS可以提高多孔人工骨材料修复骨缺损的疗效，“超声波+ 多孔材料”方法应用于大面积骨缺损修复具有可行性。

但到目前为止，对于超声波促进骨愈合机制的研究基本上都是基于二维空间^[8]，基于三维空间的研究尚未见报道。但是基于二维空间阐述的机制不能用于解释三维支架上的实验结果。超声波在三维支架材料内的传播非常复杂，完全不同于二维空间，并且骨缺损修复本身就是对缺损三维空间的修复过程，因此LIPUS对三维支架材料内骨愈合的作用机制的探索具有重要意义。

越来越多的证据表明非编码RNA，特别是长链非编码RNA(long noncoding RNA，1ncRNA)和微小RNA(microRNA，miRNA)参与调控成骨分化^[9，10]，而1ncRNA和 miRNA之间的相互调控关系是发挥作用的重要形式^[11]。1ncRNA调控miRNA的作用机制中最主要的是竞争性内源RNA(competitive endogenous RNA，ceRNA)途径，即lncRNA竞争结合具有相同miRNA应答元件的miRNA，发挥内源性“miRNA海绵”功能，抑制该miRNA 表达及对靶基因的负向表达调控^[12]。ceRNA是一种全新的基因表达调控模式，相比其它调控网络，更为精细和复杂^[13]。但现有关于LIPUS对三维支架材料内骨愈合的作用机制的探索主要集中在NF-κβ1、p38α、m-TOR^[14]、MAPK^[15]、α5β1/PI3K/Akt^[16]、ROCK-Cot/Tpl2-MEK^[17]这些通路，且这些研究都是基于二维空间阐述的机制，不能用于解释三维支架上的实验结果。现在还未见LIPUS对三维支架材料内成骨机制有关转录组学非编码RNA方面的研究，所以对于LIPUS对三维支架材料内成骨机制在转录组学非编码RNA方面的探索具有非常重要的意义。

参考文献：

1.Zhou X，Castro NJ，Zhu W，Cui H，Aliabouzar M，Sarkar K，Zhang LG.Improved human bone marrow mesenchymal stem cell osteogenesis in 3D bioprinted tissue scaffolds with low intensity pulsed ultrasound stimulation.Sci Rep，2016，6：32876.