骨形态发生蛋白9定向诱导多潜能干细胞成骨分化-生物化学与生物.PDFVIP

生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biop hys ics 2009, 36(10): 129 1~ 1298 形态发生蛋白 定向诱导多潜能干细胞成骨分化* 9 燕 文 巍 罗进勇** (重庆医科大学临床检验诊断学教育部 点实验室，重庆市 点实验室，重庆400016) 摘要 为确认和评价骨形态发生蛋白9(bone morphogenetic protein 9 ，BMP9)定向诱导多潜能干细胞成骨分化的能力，以鼠 间充质干细胞C3H 10、小鼠胚胎成纤维细胞(mouse embryonic fibroblasts ，MEFs)和骨髓基质细胞(bone marrow stromal cell, BMSC)三种多潜能干细胞为目标细胞，用重组腺病毒的方法将BMP9 导入细胞，通过荧光素酶报告基因实验、碱性磷酸酶 (alkaline phosphatase，ALP)定量测定、钙盐沉积实验、real time PCR、动物实验和组织化学染色等方法，观察BMP9 对于多 潜能干细胞成骨分化的定向诱导作用 结果提示，BMP9 能诱导C3H 10、MEFs 和BMSC 细胞ALP 的表达，且具有剂量依 赖性 BMP9 在体外能够促进C3H10 细胞和MEFs 细胞的钙盐沉积 经BMP9 刺激后，C3H 10 细胞成骨相关基因ALP、 Runx2 、骨桥素(osteopontin, OPN)和骨钙素(osteocalcin, OC) 的mRNA 水平均增加 荧光素酶报告基因实验证实，BMP9 可以 活化Smad 和成骨关键基因Runx2 动物实验和组织化学染色检查显示，BMP9 可以诱导C3H 10 细胞在裸鼠皮下异位成骨， 因此，BMP9 具有定向诱导多潜能干细胞成骨分化的能力 关键词 骨形态发生蛋白9，多潜能干细胞，信号转导，分化，转化生长因子 学科分类号 Q254 DOI: 10.3724/SP.J.1206.2009.00191 [11] 多潜能干细胞(multipotent stem cells)具有强大 学难题 ，使用BMP2 后脊柱假关节(不融合)发生 的增殖能力和多向分化潜能，在适宜的体内或体外 率为7.7%[12]，使用BMP7 则高达40%～50%[11]，因 环境下可分化为成骨细胞、软骨细胞、肌细胞、肝 此，寻找更强的诱导细胞成骨分化的因子成为目前 细胞等多种细胞[1,2] 间充质干细胞是多潜能干细胞 共同关注的课题，也是临床的迫切需要 的一种，作为种子细胞，间充质干细胞可以修复、 BMP9(也称GDF-2, growth differentiation factor 2) [13] 建受伤或发生病变的多种组织器官，在再生医学 是 BMPs 中的一种，大量存在于肝脏 ，已知 [3～6] 研究中具有潜在应用前景 ，目前，骨再生研究 BMP9 具有诱导和维持胚胎神经元的类胆碱分化、 中就常使用间充质干细胞作为种子细胞[6, 7] 但是， 调节葡萄糖和脂 酸代谢、调节体内铁的动态平衡 间充质干细胞等多潜能干细胞具有多向分化潜能， 等多种 要功能[14, 15] 但在众多的 BMPs 中， 因此寻找促进多潜能干细胞定向成骨分化的细胞因 BMP9 的成骨能力却是研究较少的，本 究主要目 子，是目前骨再生研究的关键领域和热点，同时也 的就是确认BMP9 对于多潜能干细胞定向成骨分 是薄弱环节，成为制约其进一步发展的瓶颈 化的诱导作用 利用重组腺病毒技术将BMP9 导 骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins ， 入鼠间充质干细胞