HOXA10基因修饰骨髓间充质干细胞促进骨再生

作     者：葛霄 赵状状 郭舒瑜 徐荣耀 

作者机构：南京医科大学附属口腔医院口腔颌面外科 口腔疾病研究与防治国家级重点实验室培育建设点 江苏省口腔转化医学工程研究中心 南京医科大学附属口腔医院口腔正畸科 

出 版 物：《中国组织工程研究》 (Chinese Journal of Tissue Engineering Research)

年 卷 期：2024年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(82270943) 项目负责人:郭舒瑜 

主　　题：骨髓间充质干细胞 颌骨 髂骨 成骨分化 HOXA10 颅颌面骨修复 生物支架 工程化干细胞 

摘      要：背景：自体骨或人工骨移植在临床上已广泛应用于颌面骨缺损修复，但这些方法仍存在成骨效果不佳等问题。骨髓间充质干细胞在骨形成过程中发挥关键作用，其中，外胚层来源的颌骨骨髓间充质干细胞与中胚层来源的髂骨骨髓间充质干细胞相比，具有更强的增殖和成骨分化能力，阐明其中的关键机制，有望为颅颌面骨缺损修复提供新策略。目的：比较人颌骨骨髓间充质干细胞与髂骨骨髓间充质干细胞的生物学差异，并找出其中的关键调节基因。方法：(1)收集3例牙槽突裂患者的颌骨和髂骨，分离培养出原代骨髓间充质干细胞，通过集落形成实验检测细胞增殖能力，β-半乳糖苷酶染色检测细胞衰老情况，Western blot检测衰老和成骨相关蛋白表达，成骨诱导液处理后茜素红染色检测成骨能力；(2)对颌骨骨髓间充质干细胞和髂骨骨髓间充质干细胞进行转录组和差异基因表达分析，找到差异表达最大的20个基因，鉴定出关键调控因子；(3)在髂骨骨髓间充质干细胞中敲低HOXA10基因，比较分析髂骨骨髓间充质干细胞自我更新、抗衰老和成骨能力变化；(4)将基因编辑的髂骨骨髓间充质干细胞装入β-磷酸三钙支架中，并植入裸鼠背部皮下，8周后对植入物进行Masson染色和免疫组化染色，观察成骨能力差异。结果与结论：(1)与髂骨骨髓间充质干细胞相比，颌骨骨髓间充质干细胞具有更强的增殖、抗衰老和成骨分化能力；(2)通过转录组分析，鉴定出HOXA10是髂骨骨髓间充质干细胞中高度上调的核心转录因子；(3)在髂骨骨髓间充质干细胞中敲低HOXA10后，细胞增殖、抗衰老和成骨分化能力显著增强；(4)HOXA10敲低的髂骨骨髓间充质干细胞/β-磷酸三钙植入裸鼠背部皮下后，成骨形成能力更强；(5)上述结果表明，HOXA10是决定骨髓间充质干细胞增殖、抗衰老和成骨分化能力的关键调节基因。HOXA10基因修饰的髂骨骨髓间充质干细胞移植可作为颌面骨缺损修复的潜在应用策略。