双向诱导分化的ADSCs细胞多聚体促进放疗区种植体骨结合的应用基础研究

Improvement of osseointegration of the impants in the regions received radiotherapy is the challenge in oral medicine. The research mainly focus on hyperbaric oxygen therapy, ultrasound treatment, and implant surface modification. However, there is no safe and effective solution to solve this problem. We proposed the hypothesis that using bioactive implant to improve osseointegration of the impants in the regions received radiotherapy. We used MSCs cell sheet to combine with implant in order that the implant not only could secret various cytokines, which induce tissure reconstruction ,but also provided cells to promote osseointegration. According to our hypothesis, ADSCs were chosen as seed cells and induced to differentiate into osteoblast and vascular endothelial cell. In order to build new type of bioactive implant, the two-way differentiated ASCs were cultured together, and the complex was wrap on the tradition implant. In addtion, the effect of our method to improve osseointegration was evaluated by transplant this bioactive implant to animal afer radiotherapy. Furthermore,techniques of mollecular biology and histochemistry were used to ascertain the mechanism of anigogenesis and bone reconstruction in the impanted regions. Finally, we want to provide new approach to improve osseointegration of the impants in the regions received radiotherapy.

口腔颌面部放疗术后种植修复成功率低是口腔医学界关注的难点问题。目前相关研究主要集中在高压氧治疗、超声治疗以及种植体表面改性等方面，但尚未形成安全、有效的临床解决方案。对此，本课题组提出了应用干细胞膜片技术进行种植体表面生物活化的方案，以期利用干细胞分泌的多种细胞因子诱导植入区组织修复重建，同时能够为种植体周围组织再生及骨结合的形成提供种子细胞，从而改善放疗区种植治疗效果。基于此方案，本课题拟选用ADSCs作为种子细胞，分别诱导其向成骨细胞及血管内皮细胞方向分化，应用细胞共培养技术构建复合细胞膜片，对种植体表面进行活化；通过放疗动物模型研究，评价其改善放疗区种植体骨结合的效果；利用分子生物学、免疫组织化学等方法阐明其促进植入区新血管生成及骨组织改建的作用与机制。本课题的完成将为提高放疗区种植修复的成功率提供新的解决方案与实验依据。

口腔颌面部放疗术后种植修复成功率低是口腔医学界关注的难点问题。目前相关研究主要集中在高压氧治疗、超声治疗以及种植体表面改性等方面，但尚未形成安全、有效的临床解决方案。针对此问题，本项目在前期研究基础上，选用脂肪组织来源干细胞（Adipose tissue-derived stem cells，ADSCs）作为种子细胞，分别向成骨细胞和血管内皮细胞方向进行双向诱导分化，基于细胞共培养的策略，构建复合细胞膜片进行种植体生物活化，以期使种植体同时具有促进放疗区微血管生成与骨组织重建的能力，为改善种植体的骨结合效果提供新的解决方案；并通过探讨此类种植体植入后促进放疗区微血管与骨组织再生的机制，为提高放疗区种植治疗的成功率提供实验依据。实验研究表明，以ADSCs作为种子细胞，通过成骨诱导培养液成功完成了成骨方向诱导分化，并构建了细胞膜片，且膜片具有良好的成骨效果；使用血管内皮诱导培养液成功将ADSCs向血管内皮细胞诱导分化，并通过免疫磁珠筛选获得了较纯的内皮细胞；将获得的内皮细胞接种至成骨诱导的细胞膜片表面，成骨诱导液与血管内皮培养液共培养后获得了复合细胞膜片。将获得的复合细胞膜片包裹在种植体表面，体外培养后获得了生物活化的种植体，体外检测显示其相关成骨及成血管基因高表达；将生物活化的种植体植于裸鼠皮下，组织学观察与Micro CT检测显示其良好的成骨与成血管效果。建立放射损伤大鼠模型，在其胫骨上植入生物活化的种植体，通过Micro CT、硬组织切片和生物力学等方法证实其能够显著改善放疗区种植体骨结合的效果。分子生物学研究结果表明，生物活化的种植体有效地促进了机体自身成骨-成血管相关关键调节因子表达与分泌，阐明了其促进植入区新血管生成及骨组织改建的作用与机制。以上结果显示，本项目所采用的双向诱导分化干细胞构建复合细胞膜片进行种植体生物活化的方案，能够有效改善放疗区种植体骨效果。本课题的完成，为提高放疗区种植修复的成功率提供新的解决方案与基础研究依据。本项目研究内容进展顺利，已发表和接受SCI论文5篇；参加学术会议4人次；培养博士研究生2名。