Caspases RNAi联合VEGF与BMP共表达重组腺相关病毒修饰的BMSCs对激素性股骨头坏死修复的实验研究

Recently, the increasing incidence of steroid-induced ONFH becomes the heated point of clinical studies. However, up to now there is no ideal treatment due to the lack of its physical pathogenesis. Based on the previous studies, this research investigated the characteristics of apoptosis, revascularization and bone repair disorders of steroid-induced ONFH. Explicitly, this research constructed the adeno-associated virus vector co-expressing caspase RNAi, which is further modified with VEGF and BMP genes. The Anti-apoptosis are detected by infecting BMSCs, which play as an important agent enhancing angiogenesis and osteogenesis effect in vitro. Then, the research builds the rabbit model of femoral head necrosis. Through the establishment of the ONFH model, the research studied the viral vector gene transduction in the core decompression and postoperative use. By using the EX-VIVO technology, the BMSCs are transplanted into the modified recombinant virus. Through observing the AAV-mediated exogenous gene, the target gene expression, the apoptosis, the imaging performance of the animal model, the histopathological changes, and the repression level of the biomechanical indicators, the research evaluates the function of this method in repairing steroid-induced ONFH. This investigation provides the experimental basis and theoretical preparation for the early and mid-term treatment of steroid-induced ONFH.

近年来激素性ONFH的发病率越来越高，因其发病机制未明，至今尚无理想的治疗措施。我们在以往的研究基础上，基于激素性ONFH发病机制中的细胞凋亡理论与坏死区血运重建困难和骨修复障碍等特点，拟采用多基因共表达技术，将caspases RNAi干扰序列与VEGF及BMP基因共表达片段共同转入表达质粒中，包装重组AAV病毒载体。通过体外感染BMSCs明确通过caspases抑制和VEGF与BMP共表达达到抑制细胞凋亡和刺激成血管与成骨的目的。通过建立激素性ONFH模型，借助病毒载体良好的基因转导能力，在髓芯减压术后，利用EX-VIVO技术移植入重组病毒修饰的BMSCs，通过观察AAV介导外源基因的能力、目的基因的表达情况、细胞凋亡情况，以及模型动物股骨头的影像学表现、病理组织学变化、生物力学指标等，评价该方法对激素性ONFH的修复作用，为激素性ONFH早、中期治疗提供坚实的实验基础和理论准备。

股骨头坏死是骨科的难治性疾病，致残率高，往往造成髋关节病废，严重影响患者的生活质量，造成沉重的家庭与社会负担。由于近年来临床上激素的大量应用，使得激素性ONFH的发病率越来越高。目前，糖皮质激素已成为非创伤性ONFH的首位发病因素。基于激素性股骨头坏死发病机制中的细胞凋亡理论与坏死区血运重建困难和骨修复障碍等特点，改善坏死区组织血供，提高植入细胞微环境适应能力，对治疗激素性股骨头坏死有着非常重要的基础与临床意义，但该课题长期难以得到有效解决。本课题组在国家自然科学基金面上项目的资助下，应用多基因表达技术，成功利用抗凋亡序列与血管内皮生长因子、骨形态发生蛋白基因，包装无致病力的重组腺相关病毒载体。系统性研究利用重组病毒修饰的间充质干细胞改善坏死区血供及微环境的能力，创新性采用干细胞多基因表达技术，通过caspases抑制和VEGF与BMP表达，在体外实验中显示出良好抑制细胞凋亡和刺激成血管与成骨的作用，大大提高了拟植入干细胞的生存能力。在体内动物实验部分，通过建立激素性股骨头坏死模型，在髓芯减压术后遗留的骨缺损区内移植入重组病毒修饰的间充质干细胞，以改善坏死区组织血供，提高植入细胞微环境适应能力，通过观察模型动物股骨头的影像学表现和病理组织学变化，可见坏死区域血供及骨质较对照组明显改善。本研究获得了大量体外及动物体内实验结果，验证了重组病毒修饰间充质干细胞的体外功能和在动物体内的积极效果。研究共形成中英文论文数篇，为激素性股骨头坏死早、中期治疗提供重要的实验基础和临床依据，并可根据本研究成果在基因层面开展激素性ONFH治疗的试验性研究，最终成为一种有效的治疗手段而广泛应用于临床实践工作，具有极其重要的理论意义和应用前景。