微孔化脱细胞基质复合干细胞片促进软骨界面整合及机制的研究

Stem cells for repairing articular cartilage is one of the most potential and promising field. However; there is no method that can provide long-term and good therapeutic effect. The regenerated cartilage will degenerate eventually, thus osteoarthriris is inevitable. In order to achieve enduring healing and biomechanical competence, integration between neocartilage and host cartilage is imperative. It has not been reported that using novel stem cell sheets with abundant extracellular matrix for cartilage integration and regeneration. Based on our previous research basis, we will use microporous osteochondral decellular matrix combined with ADSC sheet, rich in ECM and surface proteins, for cartilage integration and regeneration and exploring its mechanism. The microporous cartilage layer of osteochondral ecellular matrix can guide and promote the migration, growth of autologous MSCs and the deposition of autologous secreted growth factors in vivo. The cartilage regeneration and integration will be evaluated by histology, immunohistochemistry, molecular biology and polarized light. The mechanism of cartilage integration will be detected through stem cell sheet fluorescent tracer, analyzing the related genes, proteins and signal pathways in cartilage interface and comparison to the indexes of cartilage interface integration after adding CXCR4 antagonists. We will confirm that the osteochondral decellular matrix combined with stem cell sheets can promote cartilage integration effectively, and reveal the signal pathway of the cartilage integration (SDF-1/CXCR4/R-Smads/Erk1/2). The collagen fiber orientation of surface cartilage layer and cartilage integration can maintain the long-term repair effect of cartilage repair. All this will provide a theoretical and experimental basis for the study of cartilage repair.

干细胞用于关节软骨修复是最具潜力和前景的领域之一，但是，当前没有一种方法能提供长期良好的治疗效果，最终再生软骨退变，导致骨关节炎发生，想获得长期并且良好的修复效果需要再生软骨与宿主软骨完好的整合。国内外尚无报道利用干细胞片复合脱细胞基质方法用于软骨界面整合和再生的新思路。本研究基于前期基础，将骨软骨脱细胞基质的软骨层微孔化，使自体来源的干细胞迁移、长入和体内释放的各种因子沉积，并复合富含胞外基质、重要细胞表面蛋白的间充质干细胞片技术，利用体外、体内骨软骨缺损模型，通过干细胞荧光示踪、分子生物学、组织学、免疫组化、偏振光、Western Blotting等评估软骨修复效率、与宿主软骨界面整合情况及软骨整合的可能机制，我们拟证实骨软骨脱细胞基质与干细胞片的结合能有效的促进软骨界面整合，并揭示软骨界面整合的SDF-1/CXCR4/R-Smads/Erk1/2可能信号通路，软骨层胶原纤维方向和界面整合能维持软骨的长期修复效果，为软骨修复的研究提供理论基础和试验依据。

干细胞用于关节软骨修复是最具潜力和前景的领域之一，但是，当前没有一种方法能提供长期良好的治疗效果，最终再生软骨退变，导致骨关节炎发生，想获得长期并且良好的修复效果需要再生软骨与宿主软骨完好的整合。国内外尚无报道利用干细胞片复合脱细胞基质方法用于软骨界面整合和再生的新思路。.本研究基于前期基础，将骨软骨脱细胞基质的软骨层微孔化，使自体来源的干细胞迁移、长入和体内释放的各种因子沉积，并复合富含胞外基质、重要细胞表面蛋白的间充质干细胞片技术，利用体外、体内骨软骨缺损模型，在术后6周和12周通过干细胞荧光示踪、分子生物学、组织学、免疫组化、偏振光、Western Blotting等评估软骨修复效率、与宿主软骨界面整合情况及软骨整合的可能机制。.结果显示经脱细胞处理后软骨层的软骨细胞有效脱除，而且脱细胞处理对细胞外基质无明显影响；脂肪干细胞片随着时间延长，厚度逐渐增加，且伴随着相关基因的变化，能较高表达Collagen II，Aggrecan基因；在体外骨软骨缺损模型培养21天后，干细胞片仍然存活于软骨界面，包裹细胞片有益于骨软骨脱细胞基质与宿主软骨的连接及整合，为体内的修复提供依据和基础；在体内微孔化脱细胞基质复合干细胞片促进原位软骨再生与界面整合的研究中细胞片包裹微孔化脱细胞基质组显示了良好的软骨再生能力和界面整合作用，在术后6周及12周，胞片包裹微孔化脱细胞基质组的再生软骨的质量明显优于其余组，高表达细胞外GAG基质，软骨层胶原含量高于其余组，软骨相关的基因表达明显高于其余组；而且偏振光显示能维持垂直的胶原纤维方向，具有良好的力学。.根据软骨界面整合的可行机制和潜在机理，将干细胞片层技术结合骨软骨脱细胞基质支架的应用可以推广到其他不规则、大面积软骨缺损、甚至骨关节炎软骨缺损部位，为不同类型、不同疾病状态的软骨缺损修复指引方向，并继续完善其对大面积软骨缺损的修复效果和界面的整合能力，为临床应用提供安全有效的实验依据。