骨科

优化质粒构建体可以增强基因活化支架的功能促进大块骨缺损的修复

作者:伊文 来源:MedSci梅斯 日期:2018-06-24
导读

          研究发现基因活化的支架在体外和体内可诱导功能性转基因的受控及持续释放。骨形态发生蛋白(BMP)是一种有效的骨生成介质,然而我们发现单独递送质粒BMP-2(pBMP-2)不足以增强骨形成。因此,本研究旨在评估使用一系列修饰的BMP-2质粒是否可以增强pBMP-2基因活化支架的功能性,并最终在植入体内临界尺寸的骨缺损时最终改善骨再生。

关键字:  优化质粒构建体 

        研究发现基因活化的支架在体外和体内可诱导功能性转基因的受控及持续释放。骨形态发生蛋白(BMP)是一种有效的骨生成介质,然而我们发现单独递送质粒BMP-2(pBMP-2)不足以增强骨形成。因此,本研究旨在评估使用一系列修饰的BMP-2质粒是否可以增强pBMP-2基因活化支架的功能性,并最终在植入体内临界尺寸的骨缺损时最终改善骨再生。

        使用编码BMP-2和BMP-7(BMP-2/7)的多顺反子质粒,以及含有高度截短的内含子序列的BMP-2-Advanced质粒。使用高效的巨细胞病毒(CMV)启动子序列。然而,由于有报道称延长因子1-α启动子更有效,特别是在干细胞中,因此研究人员还测试了含有EF1α启动子的BMP-2-Advanced质粒。使用壳聚糖纳米粒子(CS)将每个质粒递送至MSCs并诱导BMP-2蛋白表达的瞬时上调,进而与未处理的对照相比明显增强MSCs介导的成骨(p <0.001)。

        当掺入骨模拟胶原蛋白-羟基磷灰石支架时,在CMV启动子控制下的BMP-2-Advanced质粒诱导MSCs支架产生大约2500μg钙,明显高于其他组(p <0.001)。microBT和组织形态计量学检测显示,与pBMP-2基因活化的支架相比,这种无细胞基因活化的支架仅在体内植入4周后诱导明显更多的骨组织形成(p <0.001)。免疫组化显示,BMP-2-Advanced质粒加速骨祖细胞向成熟成骨细胞的分化,从而导致骨缺损的快速愈合。

        总之,这项研究证实,优化质粒构建体可以增强基因活化支架的功能,并可在临界尺寸缺陷中加速骨形成。

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