BMP9修饰BMSC靶向假体-骨界面受控表达抗菌肽PR39防治人工关节置换术后感染

人工髋关节置换术（THR）后由细菌引起的慢性迁延性感染，被喻为THR术后灾难性并发症。我们首次将具有广谱高效抗菌活性、不易诱导产生耐药菌株的抗菌肽PR39，用于防治THR术后感染，并根据THR术后感染防治的难点和科学问题，率先提出构想解决PR39表达的靶向性、持续性及可调控性等关键问题。本研究拟构建受四环素及其衍生物调控表达PR39和BMP9的慢病毒载体，感染体外分离培养的骨髓间充质干细胞（BMSC），这种经BMP9基因修饰的BMSC，能主动"靶向"关节假体-骨界面表达分泌PR39，以增强关节假体局部PR39的富集度，减少"脱靶效应"，发挥其高效抗感染效应；同时，采用四环素调控慢病毒载体策略，可实现目的基因的持续、可调控性表达，最大限度地降低目的基因过度表达引起的毒副作用，为探索靶向、持续、可调控性防治人工关节术后感染的临床策略，提供了重要的实验基础，并能积极推进基础研究向临床实践过渡。

既往研究表明，由于抗菌肽PR39其特殊的抗菌机制，与传统的抗生素相比，PR39不仅有广谱、高效的抗菌活性，而且与其他抗菌药物无交叉耐药性，不易诱导产生耐药菌株；间充质干细胞C3H10T1/2细胞株，在BMPs诱导下具有与原代间充质干细胞相似的成骨和成软骨作用。基于此，本课题首先选用C3H10T1/2作为抗菌肽PR39基因的载体细胞，通过体外构建PR39基因的重组腺病毒表达载体来转染间充质干细胞，使其表达分泌治疗性目的基因PR39。但是，体外经过PR39基因修饰的C3H10T1/2细胞，如何在体内高效靶向于假体-骨界面发挥抗感染作用？众所周知，BMPs是目前公认的一类具有强大成骨能力的细胞因子，它还可以促进BMSC等骨祖先细胞移行到关节假体表面孔隙内增殖衍化为成骨细胞，而在我们课题组成员前期工作中发现，BMP9是一具有很强成骨作用的BMP，而且其成骨能力强于BMP2、BMP7。于是我们借助重组腺病毒载体将PR39 与BMP9共转染C3H10T1/2细胞使细胞分泌PR39具有“靶向作用”。结果显示转染目的基因的C3H10T1/2细胞能主动“靶向”关节假体-骨界面表达分泌PR39，发挥其高效抗感染效应。本课题采用BMP9修饰的C3H10T1/2细胞，“主动”靶向于关节假体-骨界面表达分泌PR39，增强局部PR39的生物富集度，发挥其高效防治人工关节术后感染的目的，为探索靶向、持续防治人工关节术后感染进行了有益的尝试。