灵长类椎间盘髓核CD146+内源性干细胞的再生特性研究

Intervertebral disc (IVD) degeneration is the leading cause of low back pain. Up to date, no therapautic approaches are effective. Regenerative repair is one of the main mechanisms in the maintenance of tissue homeostasis. However, it is unknown whether the mechanism occurs in the normal IVD tissue. Our former findings have demonstrated that the progenitor/stem cells exist in the normal IVD tissue. These cells can possess clonogenicity and multipotency. Characterizing stem cell properties and revealing the regenerative capacity will pose great importance to the nucleus pulposus (NP) cells and the whole IVD tissue. Drawing from our former resutls, the work will focus on the functional sub-group of NP cells to study the mechanism of regenerative repiar through the active passway of Bone morphogenic proteins (BMPs). More importantly, the study will provide new evidence to the regenerative effect of BMPs in the treatment of LBP,and shed new light on the endogenous regenerative properties of IVD.

椎间盘退变（DDD）是腰背痛（LBP）最常见的原因，尚无特异防治方法。再生性修复是维持组织内环境稳定的天然保护机制之一，是否存在于正常椎间盘中，均无报道。我们前期发现正常椎间盘髓核组织存在干细胞，可培养形成细胞克隆集落，体外诱导多能分化。揭示椎间盘髓核干细胞特性及潜在的再生能力，将对髓核细胞及整个椎间盘产生重要影响，从而另辟蹊跷找到DDD防治新方法。本研究在前期基础上，以功能性髓核干细胞亚群为新突破点，研究BMP蛋白激活干细胞从而调节椎间盘再生性修复的具体机制，阐明椎间盘再生性修复的重要意义，及可供干预的靶点。若获成功，将为BMP蛋白调节临床LBP中DDD损伤机制及其防治提供新的证据和思路，有望对椎间盘内源性再生修复机制进行全新阐释，具有重要的科学价值和临床意义。

本研究围绕椎间盘髓核干细胞在细胞因子刺激下的功能变化进行研究, 即再生修复的意义。本课题通过对 CD146 .干细胞的筛选（磁柱分选法），表型鉴定（流式细胞），功能鉴定（分化），和用细胞因子(BMP-2, BMP-7)诱导.培养条件下的干细胞分化功能和信号通路验证，发现了髓核干细胞在BMP-2, BMP-7的刺激下，开始诱生表达软骨.细胞表面标志物（sox9，col2)，并且分泌软骨蛋白多糖proteoglycan，证明了髓核干细胞向软骨样细胞分化的命运。.重要的是，BMP-2, BMP-7是通过激活Smad通路，从而启动向软骨分化的，该研究全文发表在Biomaterials（ 2013;34.:6548-58.IF=8.5)上。..不仅如此，在此课题中我们发现了BMP-2, BMP-7对髓核干细胞的调控作用，是协同小分子富含亮氨酸的蛋.白多糖家族（small leucine-proteoglycan，SLRP)进行的，因为我们发现SLRP作为一种髓核干细胞的微环境成份，.通过Smad信号通路刺激髓核干细胞表达缺氧耐受因子（Hypoxia Inducible Factor, HIF) , 从而支持髓核干细胞的.缺氧耐受，并且维持了椎间盘的内环境稳定性和行使细胞分化功能, 该研究全文发表在J Tissue Eng Regen Med .(2015: 10.1002/term.2067，IF=5.19)。..本着科学精神，我们进一步探索了在生长因子刺激下，内源性干细胞的基因改变在骨骼肌肉系统中的作用机制，.我们发现了内源性干细胞基因水平是骨骼肌肉失衡的主要因素之一，并且与疾病和代谢联系，比如骨质疏松症，.该研究作为全文章节发表在（Advances in Osteoporosis, InTech出版社，04 March, 2015, Chapter 3)。