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动态压力对负载胰岛素样生长因子基因兔脂肪间

来源:中国组织工程研究 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-03-01
作者:网站采编
关键词:
摘要:0 引言 Introduction 软骨组织工程的要素包括种子细胞、生物活性因子和支架[1],其中种子细胞以骨髓间充质干细胞最为常用。目前研究发现脂肪间充质干细胞亦是一种较为优秀的组织工程

0 引言 Introduction

软骨组织工程的要素包括种子细胞、生物活性因子和支架[1],其中种子细胞以骨髓间充质干细胞最为常用。目前研究发现脂肪间充质干细胞亦是一种较为优秀的组织工程种子细胞,它同骨髓间充质干细胞一样具有多能分化潜能,在体外特定的诱导条件下可以分化为成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞、肌肉细胞、心肌细胞、平滑肌细胞甚至神经细胞等[2-7],同时因其来源更为广泛、取材时对机体的创伤小、体外生长能力强、易于培养、表型稳定等优点,日益受到广大学者的青睐。随着分子生物学技术的发展,基因转移技术不断完善,利用基因转染的方法诱导脂肪间充质干细胞向软骨细胞分化,可以使种子细胞稳定合成和分泌特定的细胞因子,从而达到长期稳定刺激种子细胞增殖、分化和软骨形成的目的。胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)是调节软骨形成和代谢最关键性的细胞因子,它同转化生长因子β联合作用,能显著促进骨髓间充质干细胞成软骨分化[7],促进软骨细胞分泌蛋白聚糖和Ⅱ型胶原,同时抑制蛋白聚糖降解[8]。作者前期研究表明,IGF-1基因转染后能促进脂肪间充质干细胞增殖,上调Sox-9基因表达,IGF-1和骨形态发生蛋白2联合转染可明显增加其软骨基质合成,在二维培养条件下显著促进脂肪间充质干细胞成软骨分化[9-10]。壳聚糖是一种带正电的特异性天然衍生多糖,具有良好的生物相容性、细胞亲和性和生物降解性,可以作为良好的生物支架材料[11]。力学特性的改变是影响组织工程技术在体内应用的一个关键因素,关节软骨在体内受到多种应力的作用,压应力作为正常人体关节运动中的主要应力,可引起细胞生物学和力学特性的改变[12]。三维立体培养条件下,应用生物反应器模拟体内的生物力学环境,是目前软骨组织工程研究的新方向。很多研究指出,软骨细胞在三维立体培养环境中,能够促进软骨再生[13]。SAWATJUI等[14]将人软骨细胞和骨髓间充质干细胞种植在丝素蛋白-明胶透明质酸盐多孔支架上立体培养,施加1 Hz动态压应力,结果发现动态压力与三维多孔支架均能显著促进软骨细胞外基质的分泌,改善细胞/支架复合物的弹性模量。该研究通过基因转染技术,构建稳定表达、持续分泌IGF-1的细胞株,并将其接种于壳聚糖/明胶复合支架上三维立体培养,观察动态压应力刺激与IGF-1基因转染对兔脂肪间充质干细胞增殖能力、软骨细胞特异性基质的分泌情况以及细胞/支架复合物机械性能的影响。

1 材料和方法 Materials and methods

1.1 设计 基因转染与动态压力联合作用构建软骨组织工程软骨的实验研究。

1.2 时间及地点 2017年8月至2019年3月在中国医科大学附属盛京医院小儿外科中心实验室完成。

1.3 材料

1.3.1 实验动物 成年清洁级新西兰大白兔8只,体质量(2.) kg,由中国医科大学附属盛京医院小儿外科中心实验室动物中心提供,动物使用许可证号:SYXK(辽)2003-0019。实验过程中对动物处置符合动物伦理学标准。

1.3.2 实验试剂与仪器 由吉林大学徐莘香教授馈赠;DMEM-HG及标准胎牛血清(Hyclone,USA);Ⅰ型 胶 原 酶、MTT(Biosharp,USA);Trizol(Invitrogen,USA);

Vybrant? CM-Dil cell-labeling solution(Molecular Probes,USA);1,9-二甲基亚甲蓝、硫酸软骨素及木瓜蛋白酶(Sigma,USA);反转录试剂盒及荧光定量PCR试剂盒(TaKaRa,Japan);核酸、蛋白电泳及转移装置、梯度PCR仪和UV凝胶成像仪(Bio-Rad,USA);酶 标 仪Elx808(BioTek,USA);压 力 型生物反应器(BIODYNAMIC TM5110,Bose,USA);扫描电镜(KYKY-EM3200,中国);荧光显微镜(MICROM, Germany),S1000TMThermal Cycler(Bio-RAD,USA);LightCycler荧光定量PCR仪(Roche,Switzerland)。

1.4 实验方法

1.4.1 原代细胞的分离和体外培养、基因转染及转染后鉴定按照作者前期研究中所述方法分离、培养兔脂肪间充质干细胞[5,10,15],并在脂质体介导下构建稳定表达的细胞株,RT-PCR及Western blot法检测转染后细胞中IGF-1的表达。

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1.4.2 壳聚糖/明胶复合支架材料的处理 壳聚糖/明胶复合支架由天津大学生物材料研究生制造,圆片状,厚度为3 mm,直径为15 mm,孔径100-200 μm。环氧乙烷消毒,晾干,紫外灯下照射备用,实验前用完全培养基预湿。

1.4.3 细胞的接种与分组培养 以壳聚糖/明胶复合支架材料作为脂肪间充质干细胞三维立体培养的载体。分别取负载或不负载IGF-1的脂肪间充质干细胞,制成浓度为5×1010L-1的细胞悬液,每个支架滴加200 μL,于6孔培养板中温箱孵育4 h,待细胞附着贴壁后,每孔加5 mL完全培养基(DMED-HG)于37 ℃、体积分数为5% CO2培养箱中培养2 d,期间换液1次。待细胞-支架复合物稳定生长后,分组施加干预因素:①对照组:单纯脂肪间充质干细胞静态培养;②IGF-1组:转染IGF-1的脂肪间充质干细胞静态培养;③动态压力组:单纯脂肪间充质干细胞动态压力培养(动态压力条件:2%形变,1 Hz频率),加压20 min,间歇20 min,每天6个循环周期;④IGF-1 +动态压力组:转染IGF-1的脂肪间充质干细胞动态压力培养,培养条件同动态压力组。各组均持续培养7 d。

文章来源:《中国组织工程研究》 网址: http://www.zgzzgcyj.cn/qikandaodu/2021/0301/1043.html



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