BMP双表达载体修饰干细胞合成人工骨在骨损伤中修复作用的研究

骨缺损、骨折不连接在临床极为常见，骨骼移植是治疗该病的常见手段。传统植骨材料疗效较低，因此目前组织工程人工骨的研究已逐渐为研究者所重视，其中人工骨合成中调控成骨分化的细胞因子更成为研究的热点。目前通常采用的重组BMP2 和BMP7 蛋白因其制作工艺复杂、价格昂贵并不能在临床广泛应用，同时BMP2 和BMP7 诱导成骨能力仍不理想。本课题组前期工作中通过对14 种 BMP 分子调控成骨分化的系统研究，首次发现BMP4、6、9 也具有成骨作用，其中BMP9 成骨作用甚至强于BMP2、7；同时 BMP9 与其他成骨BMP 之间还具有协同诱导成骨的特性。因此，本课题拟以BMP9 为核心，进一步确定与其协同效应最强的BMP 组合，开发腺病毒BMP 双表达载体，并利用干细胞介导的局部基因治疗方法，研制出高效成骨的组织工程人工骨，力争显著提高植骨后骨再生能力，并进一步丰富骨再生领域的理论研究。

骨缺损、骨折不连接在临床极为常见，骨骼移植是治疗该病的常见手段。传统植骨材料疗效较低，因此目前组织工程人工骨的研究已逐渐为研究者所重视，其中人工骨合成中调控成骨分化的细胞因子更成为研究的热点。目前通常采用的调控成骨分化的细胞因子是骨形态发生蛋白（Bone Morphogenetic Proteins, BMPs），其中BMP2 和BMP7 曾被认为是最有效和具有临床应用前景的促成骨因子。但是临床实践表明重组BMP2 和BMP7 蛋白因其制作工艺复杂、价格昂贵并不能在临床广泛应用，同时BMP2 和BMP7 诱导成骨能力仍不理想。本课题组前期工作中通过对14 种 BMP 分子调控成骨分化的系统研究，首次发现BMP4、6、9 也具有成骨作用，其中BMP9 成骨作用甚至强于BMP2、7；同时 BMP9 与其他成骨BMP 之间还具有协同诱导成骨的特性。因此，本课题构建了BMP9与BMP2、4、6、7 分别组合的双表达重组腺病毒载体，并在体内外实验中比较了不同双BMP组合重组腺病毒载体的成骨诱导作用。研究结果表明在体外诱导骨髓间充质干细胞成骨的效果检测中，BMP9与BMP2、4、6、7 分别组合的双表达腺病毒重组体具有强大的联合成骨作用，成骨效果强于单用BMP2、4、6、7。体内成骨实验中，分别完成了BMP9与BMP2、4、6、7 分别组合的双表达腺病毒重组体对于胎鼠肱骨发育，裸鼠皮下异位成骨，大动物（山羊）长骨骨缺损修复，大动物（山羊）脊椎椎体间融合实验。体内动物实验研究与体外研究结果一致，表明BMP9为核心的双表达BMP 腺病毒组织工程人工骨对骨缺损具有修复作用，双表达载体BMP2+9、BMP4+9、BMP6+9、BMP7+9均具有强大的体内诱导成骨作用，其中BMP2+9作用最强。本课题研究结果为利用干细胞介导的局部基因治疗方法，研制出高效成骨的组织工程人工骨，建立一种骨不连、骨缺损和骨融合的高效骨骼移植再生治疗技术，设计出有可能商品化并临床应用的高效成骨和价廉的组织工程人工骨奠定了基础，并进一步丰富了骨再生领域的理论研究。