BMP-2基因修饰MSCs复合生物衍生骨材料构建组织工程化骨促进下颌骨牵张成骨的实验研究

牵张成骨技术因其本身的许多无可替代的优越性使其在颅颌面外科领域具有广阔的应用前景，但其治疗周期过长一直是困扰临床医师的难题。如何解决这一问题？- - -正成为众多学者关注的热点。本研究拟用骨形态发生蛋白-2（BMP-2）作为成骨诱导因子，利用基因转染方法将其导入骨髓基质干细胞（MSCs），再与生物衍生骨材料复合构建组织工程化骨组织植入兔下颌牵张成骨区，通过细胞可控地在需要的时段持续表达BMP-2，诱导MSCs自身或牵张成骨区的多潜能干细胞以及可能的成纤维细胞向成骨或成软骨细胞分化，模拟胚胎骨形成或骨折愈合的自然发生过程，使成骨级联再次启动，重续定向成骨分化，最终达到促进牵张成骨新骨形成和改建的目的，从而大大缩短牵张成骨治疗周期，为进一步在临床上广泛应用牵张成骨技术治疗各种骨缺损或发育不足畸形提供理论依据。

牵张成骨(distraction osteogenesis，ＤＯ)是利用骨创伤后骨痂愈合机理产生新骨的一项内源性骨组织工程技术，已成为国内外口腔颌面外科研究的热点之一，并且随着近几年来的大量基础和临床研究，展现了该技术在颅颌面整形、肿瘤术后重建、牙槽种植等方面广阔的应用前景。尽管DO技术具有传统手术难以比拟的优势，但过长的牵张和固定时间，以及由此而产生的诸多并发症是限制其临床应用的主要原因。如何提高DO过程中新骨形成的速度和质量，缩短DO治疗时间，减少并发症的发生是目前该领域的研究热点。.本研究利用hBMP-2作为成骨诱导因子，将基因工程和组织工程的技术相结合，利用基因转染方法将其导入兔骨髓基质干细胞（MSCs），构建稳定表达hBMP-2的BMSCs，再与组织工程支架材料Pluronic F-127复合构建成组织工程化骨组织，然后植入兔下颌骨牵张成骨区，通过细胞可控地在需要的时段持续表达BMP-2，诱导MSCs自身或牵张成骨区的多潜能干细胞以及可能的成纤维细胞向成骨或成软骨细胞分化，模拟胚胎骨形成或骨折愈合的自然发生过程，使成骨级联再次启动，重续定向成骨分化，最终达到促进牵张成骨新骨形成与改建的目的。本研究从组织学水平、蛋白水平、基因水平观察和检测牵张间隙内新骨的形成以及改建的情况，实验结果发现，将以上复合物注射入兔下颌骨牵张间隙内，固定2周、6周后取材后，通过大体病理、X线、HE染色及扫面电镜观察均显示，其新骨形成量或速度均优于其它对照组。进一步通过免疫组化检测，发现基因治疗组BMP-2蛋白表达明显高于其它对照组。提示，BMP-2细胞因子在牵张成骨新骨形成和改建过程即骨再生信号通路调控中扮演重要的角色，发挥重要作用。而支架材料Pluronic F-127凝胶对于稳固局部骨髓间充质干细胞（BMSCs）对目的基因的表达具有一定作用。.本研究结果提示：hBMP-2基因修饰的骨髓间充质干细胞（MSCs）复合可注射骨组织工程支架材料Pluronic F-127移植（即将基因工程和骨组织工程技术结合治疗手段））能有效促进牵张成骨新骨形成和改建速度，为将来在临床上利用有效方法促进牵张成骨新骨形成、缩短牵张成骨治疗周期提供理论依据.