[发明专利]一种诱导人间充质干细胞向成骨细胞分化的方法与应用

说明书

本发明涉及一种诱导人间充质干细胞向成骨细胞分化的方法与应用，采用本发明所述方法，可显著促进人间充质干细胞向成骨细胞分化，细胞形态变成卵圆形至多边形，并使其高表达成骨相关基因蛋白以及成骨细胞标志物碱性磷酸酶，显著提高碱性磷酸酶活性，最终形成大量矿化钙结节，利用其成骨诱导方法所形成的成骨细胞应用于骨相关疾病细胞移植和骨组织工程的种子细胞，对骨病损替代成骨细胞，而且能够避免体外获取成骨细胞难和细胞移植后高免疫原性问题。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体来说是一种诱导人间充质干细胞向成骨细胞分化的方法与应用。

背景技术

骨缺损、骨质疏松症、股骨头缺血性坏死等骨病发病率高，甚至超过心脑血管疾病，因骨病引起失能而严重影响患者生活质量。而且传统疗法效果甚微，是医学领域的一大难题，并给国家和社会带来沉重的负担，成为公共卫生领域的一大挑战 (Dimitriou R, etal. Bone regeneration: current concepts and future directions. BMC Med. 2011,9: 66；Wang Y， et al. Small molecules and their controlled release that inducethe osteogenic/chondrogenic commitment of stem cells. Biotechnology Advances,2015, 33(8):1626-40.)。

干细胞是一类具有自我更新及分化潜能的细胞，在一定条件下，能分化成不同类型功能细胞，而对组织器官创伤起到修复作用。近年来，以干细胞为核心的再生医学与组织工程的飞速发展，间充质干细胞在治愈骨缺损、骨质疏松症等骨损疾病方面展示了巨大潜力(Xiao N. Application of bone marrow stem cell based therapy in bone lossdiseases. Curr Pharm Des 2017; 23(41):6288-97; Phetfong J, et al.Osteoporosis: the current status of mesenchymal stem cell-based therapy. CellMol Biol Lett. 2016; 21:12.)。

间充质干细胞是中胚层发育而来的一种主要成体干细胞，具有自我更新和多向分化能力的干细胞。间充质干细胞在人体中分布较广，主要存在于结缔组织和器官间质中，包括骨髓、脂肪、滑膜、骨骼（骨外膜和骨小梁）、肌肉等。作为干细胞治疗的主要种子细胞，间充质干细胞在许多国家已开展了治疗骨损等难治性疾病的临床试验研究，并取得了令人鼓舞的进展（Jin YZ and Lee JH. Mesenchymal stem cell therapy for boneregeneration. Clin Orthop Surg. 2018;10(3):271-8）。通常，在干细胞移植治疗前，需要将干细胞诱导分化为特定的细胞类型，规避干细胞直接注入宿主可能致瘤风险。因此，找到安全、高效调控干细胞定向分化的诱导剂成为干细胞领域的重要课题。

在干细胞移植治疗骨病损及骨组织工程领域，提高间充质干细胞的体外成骨分化能力，是确保其用于移植治疗骨病损的关键技术。目前，在干细胞成骨分化的体系中，常加入地塞米松、转化生长因子-β、骨形态蛋白、胰岛素样生长因子1、肝细胞生长因子、血小板源生长因子、β-甘油磷酸钠等因子构成的组合诱导体系。存在诱导体系较复杂、成骨分化效率低等劣势，再有地塞米松是激素类药物，对骨组织严重副作用，严重制约其临床应用。因此，发掘高效、安全成骨分化诱导剂有重要意义。