文摘
人类间充质干细胞(hMSCs)多能成体干细胞能够分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞。hMSCs成骨分化的调节通过系统性的激素或局部生长因子能够诱导特定的细胞内信号通路,修改一些转录因子的表达和活性。Runt-related转录因子2 (Runx2)和Wnt signaling-related分子所涉及的主要因素至关hMSCs成骨分化过程,和SRY-related high-mobility-group (HMG)框转录因子9 (SOX9)是参与chondrogenic。hMSCs产生再生医学领域很感兴趣,特别是在骨再生。在本文中,我们集中我们的注意力在成骨的所涉及的分子机制和hMSC chondrogenic分化,和潜在的临床使用hMSCs osteoarticular儿科疾病的特点是骨折不愈合和假关节。
1。介绍
人类间充质干细胞(hMSCs)多能成体干细胞可以分化成不同的细胞类型的mesodermic起源,如成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞,以及其他nonmesodermic细胞(1,2]。msc Friedenstein于1968年被首次发现与多功能纤维母细胞贴壁分化能力表明克隆种群属于集落形成unit-fibroblastoids (CFU-Fs)引起骨骼、软骨、造血支持细胞在活的有机体内(1,2]。msc被隔离来自骨髓(BM);然而,最近其他组织,如脂肪组织,骨骼肌,肌腱、骨小梁,被认为是潜在的来源msc (1,2]。有趣的是,血管周的能力,也称为壁画周围细胞内皮细胞和表达MSC干细胞标记,最近展示了在多个人体器官(3,4]。这些细胞维持长期的文化中他们表达间充质干细胞的标志和成骨的展览,chondrogenic,脂肪形成的电位(3,4),因此,支持常见的血管周的起源的假说hMSC并提出一个无处不在的存在储备multilineage祖细胞在血管周围细胞。
hMSCs定义通常是基于他们的自我更新能力和他们的文化放大子代的表型,因为缺乏一个特定的稳定表达的细胞标记这些细胞在活的有机体内和在体外。国际社会的细胞疗法(ISCT)提出了最低限度的标准定义msc如下:(i)坚持塑料标准组织的条件下,(ii)细胞表面标记物的表达,比如CD73 CD90、CD105和缺乏表达CD34、CD45、CD14、CD11b CD79或CD19和HLA-DR,和(3)能力分化为成骨细胞,脂肪细胞,内层(5]。然而,在过去几年,其他标记与msc Stro-1等CD271,血管细胞粘附分子1 (VCAM), CD146 [6,7]。Stro-1为大英博物馆CFU-F非常具体的描述。msc Stro-1仍未知的功能,及其中表达下调在体外文化。Stro-1+扩大msc据报道有一个更好的导航能力,扩大Stro-1相比−在msc移植msc,暗示其潜在作用,对细胞外基质(6,7]。同样,CD271被发现在孤立的msc但抑制在文化。CD271表达式可以被认为是一个早期成骨的能力尽管其功能仍然未知的标志(6,7]。最近,CD271报告定义的一个子集msc与免疫抑制和lymphohematopoietic engraftment-promoting属性(6,7]。此外,CD146表达对msc与外膜细胞地形有关。最近,它已被证明,CD146表达msc、CD271阳性,与他们有关原位定位(6,7]。
在再生医学中使用msc的基本原理是基于不同属性的这些细胞:(i)迁移到损伤的能力,(2)潜力各间充质组织和区分,至少在体外,到不同的细胞谱系,(3)释放的能力因素,影响细胞的存活和增殖能力,及(iv)免疫反应和炎症的调制。超出了他们多能——msc释放营养的能力,抗炎和免疫调节的因素可能会限制组织损伤和支持复苏似乎是这些细胞的proregenerative作用的关键(1,8]。事实上,一些数据显示,msc可以提供本地支持组织再生的微环境,如血管生成和骨生成通过分泌一些细胞因子包括表皮生长因子(HB-EGF),碱性纤维母细胞生长因子(bFGF),血小板源生长因子b链(PDGF-BB)、血管内皮生长因子(VEGF)、角质细胞生长因子(KGF)和组9]。所有这些因素是众所周知的,以增强组织修复在活的有机体内(9]。在这些证据的基础上,hMSCs已经产生了极大的兴趣在再生医学领域,尤其是在骨头和软骨组织的再生(1,8]。
因为MSC的低频和MSC祖细胞在人类BM和其他组织在活的有机体内利用msc可能需要体外扩张来实现数字所需细胞的临床应用。这两个体外扩大和nonexpanded msc用于骨再生10]。隔离方法和培养条件的差异可能会影响细胞产量和扩大msc细胞的表型,如STRO-1和CD271差别的报道对这些6,7]。欧洲血液和骨髓移植组(EBMT)定义了一个共同的MSC扩张协议基于使用凯利10%胎牛血清(FCS) [11]。然而,众所周知,FCS理论上可以负责(即不同的传播感染。人畜共患病)或导致宿主免疫。出于这个原因,无血清条件进行了调查以及使用自体和同种异体血清[10]。据报道,自体血清是优越的产能扩张的msc与同种异体的血清和FCS (10]。最近,血小板溶解产物已经证明是一个有用的替代FCS在MSC扩张10]。
MSC的文化异质性,微分增长率,分别扩展MSC克隆所展现出来的和发展潜力。因此,研究人员正在积极尝试确定长寿MSC克隆的基因型和蛋白质组配置文件为了阐明机制,规范和维护原始MSC种群扩大细胞。所知甚少的比例扩大msc multipotential干细胞,用于细胞疗法。此外,msc在组织再生的效果很大程度上取决于他们的归巢能力和微环境的限制或扩大的关键在活的有机体内这些细胞的分化能力(12]。
在过去的几年中,hMSCs的分化过程所涉及的分子机制,并阐述了与转录因子参与这些过程(图的识别1)这些新的收购可能会改善我们的未来扩张策略和临床使用msc。在本文中,我们关注的分子机制参与成骨的hMSC chondrogenic分化,和潜在的临床使用hMSCs osteoarticular儿科疾病的特点是骨折不愈合和假关节。
2。成骨分化的骨髓hMSCs
BM的成骨分化hMSCs监管通过系统性的荷尔蒙,如甲状旁腺激素(素,雌激素,糖皮质激素,或由当地生长因子,包括骨形成蛋白(BMP)的家庭,转化生长因子(TGF -β),纤维母细胞生长因子2 (FGF-2) [13]。这些因素激活特定的细胞内信号途径修改几个转录因子的表达和活性hMSCs,导致成骨细胞的分化,而不是chondrocytic adipocytic,或肌原性的13)(图1)。
Runt-related转录因子2 (Runx2),也叫Cbfa1、AML3是主要的转录因子调节成骨细胞承诺和成骨分化的msc (13,14]。研究小鼠缺乏Runx2表明Runx2的表达对MSC向成骨细胞谱系分化至关重要。Runx2-deficient (Runx2−⁄−)小鼠完全缺乏成骨细胞和骨形成,展示osteoblastogenesis[的关键作用的因素13,14]。然而,Runx2过度也会损害小鼠的骨形成15),这表明其效果依赖于成骨细胞分化阶段。Runx2-overexpressing老鼠也显示增强的骨吸收,可能通过增加破骨细胞刺激因子受体的表达核转录因子的激活κ由osteoprogenitor细胞B配体(RANKL) (16]。激活人类BM Runx2的msc诱导表达osteoblast-related标记胶原蛋白I,碱性磷酸酶和骨钙素在成骨细胞成熟的早期阶段(16,17]。表达和Runx2的活动都是由其他转录因子以及protein-DNA严格监管或蛋白质-蛋白质之间的关系。Runx2本身是由磷酸化细胞外signal-regulated激酶(ERK) /增殖作用的蛋白激酶(MAPK)途径18]。Hey-1, Hoxa2、Stat1和Sox9 Runx2相互作用和抑制其表达和/或转录活性,因此是成骨细胞分化的负调控。Runx2活动也是积极受转录因子如小胡子,Hoxa10或BAPX-1 [13,14]。此外,多个信号通路收敛与Runx2调节成骨细胞分化,包括绑定激活蛋白1 (AP-1)和激活转录因子4 (ATF4),与Runx2、调节骨钙素和osterix (Osx) [13,14]。Osx-deficient老鼠缺乏成骨细胞形成,Osx下游Runx2的行为13,14]。在鼠标系统中,通过调节成骨的因素刺激骨生成这些转录因子。BMP-2促进Runx2和Osx表达小鼠osteoprogenitor和成骨细胞的细胞,和TGF -β和FGF-2可能增强成骨细胞分化增加Runx2表达式和活动(13,14]。
Wnt信号调节成骨细胞的形成起着至关重要的作用[19- - - - - -23]。规范Wnt信号通路激活Wnt 1/3a触发GSK3 /轴蛋白的磷酸化的复杂,导致稳定和核易位的活性脱去磷酸(dephospho)β连环蛋白,进而激活淋巴增强因子- 1 / t细胞因子转录系统(19- - - - - -23]。BMP-2和其他小鼠msc诱导成骨细胞的分化成骨的分子通过刺激Wnt信号通过调制Wnt刺激器和/或抑制剂(23]。一些报道表明BMP-2抑制Wnt信号(24]。
几个消极控制规范Wnt信号分子诱导磷酸化和随后的退化β在小鼠osteoprogenitor连环蛋白,抑制成骨细胞分化细胞。Dickkopfs (shh)包括消退25),frizzled-related分泌蛋白(sFRPs),如sFRP-1, 2, 3, 4,和Wnt抑制因子- 1是主要的可溶性Wnt抑制剂在小鼠成骨细胞,阻止早期成骨细胞形成和诱导未成熟的细胞的死亡26,27]。在活的有机体内模型支持的角色规范Wnt信号调节骨形成的28- - - - - -30.]。灭活突变的LRP5 Wnt coreceptor引起骨质疏松,表明Wnt-mediated通过LRP5信号影响骨骼权责发生制在增长和对峰值骨量的建立很重要。本构激活LRP5基因突变损害Wnt通路的正常拮抗剂的作用如消退和Wnt信号增加,导致骨骼密度高(29日,30.]。此外,针对破坏LRP5小鼠诱发低骨量表型由于降低成骨细胞的增殖和功能独立Runx2 LRP5证明了正常Runx2表达式−⁄−老鼠(31日]。另一方面,据报道,规范Wnt信号促进骨生成通过直接刺激Runx2基因表达(32]。sFRP-1 null老鼠,展览激活Wnt信号和高骨量表型,有一个显著增加t细胞因子和Runx2表达式(32]。同样,过度的规范化活化剂Wnt10b小鼠保护骨质流失的雌激素缺乏和变化诱导msc对成骨细胞的谱系的Runx2 [33]。
尽管人类遗传和老鼠研究之间的一致的结果,这表明激活规范Wnt信号刺激骨形成,从人类msc获得的数据表明,规范Wnt Wnt3a激活的人类BM hMSCs抑制成骨分化,而不是刺激osteoblastogenesis [34- - - - - -37]。这些结果表明,Wnt信号需要保持hMSCs处于未分化状态。规范Wnt信号的影响很可能在骨hMSCs取决于Wnt活动水平鉴于hyperactivation Wnt信号的overexpressing LRP5 [29日)可以提高骨生成,而外生Wnt3a水平抑制成骨细胞分化[34,35]。另一方面,规范Wnt信号的影响可能取决于细胞的分化阶段。因此,据报道,规范Wnt信号对抗成骨分化的终端步骤展示的证据表明,小鼠缺乏DKK-2 osteopenic (38]。一致,增加表达的Wnt拮抗剂在成骨细胞分化后期已被证明(39,40]。
规范Wnt信号一起,经典之中独立Wnt通路的激活β连环蛋白已被广泛证明(19,21,41,42]。通过卷曲的经典之中Wnt信号转导(FZD)受体和Ror2 coreceptor涉及蓬乱或Ca的几个瀑布+ +端依赖途径。ρ的家庭小GTPase (RhoA Rac)和物是蓬乱的下游效应器。Nemo-like激酶和核转录因子激活T细胞(NFATc1)+ +效应器中的通路(41,42]。Wnt-4 5和-11蛋白质已经被确认为特定催化剂的经典之中Wnt通路(41,42]。Wnt5a是最高度调查中的Wnt和参与几乎所有方面的经典之中Wnt信号(43]。实际上wnt可以触发细胞内钙中的通量,从而导致calcium-dependent的激活信号分子如calmodulin-dependent蛋白激酶2 (CAMKII)和蛋白激酶C (PKC)。除了FZD受体,Wnt5a还可以绑定并激活Ror2受体,导致actin-binding蛋白细丝蛋白和物的激活信号通路。Wnt5a也能够抑制规范由众多信号通路的激活机制,通过CAMKII钙信号或通过Ror2信号通路。反过来,这个途径可以刺激TAK1-NLK通路使磷酸化和灭活活动β连环蛋白转录复杂(43]。最近的证据表明,经典之中Wnt通路激活Wnt5a会钝化Wnt3a在成骨分化的抑制作用hMSCs和刺激成骨细胞分化44,45]。同样,经典之中Wnt4 hMSCs信号增强骨再生在活的有机体内(44]。Wnt5a proosteogenic效应可能是介导的受体的激活和homodimerization Ror2 hMSCs,而Wnt3a Ror2激活和homodimerization(没有影响45,46]。它一直显示Ror2 hMSC超表达的诱导成骨的转录因子的表达Osx Runx2和诱导成骨分化(46- - - - - -48]。最后,它最近表明,经典之中Wnt通路通过Nemo-like激酶压制过氧物酶体增殖激活受体-γtransactivation和诱发Runx2表达促进BM osteoblastogenesis msc暗示潜在关系中的通路和Runx2活动(49]。这个证据表明,经典之中Wnt信号成骨分化过程中一个关键的角色在hMSCs调制的经典之中Wnt信号可以用来增加骨形成。
3所示。Chondrogenic分化hMSCs
不同的MSC来源(BM,脂肪组织,滑膜组织,脐带血,骨膜,和滑膜)研究了(50- - - - - -52]建立chondrogenic潜力,BM和脂肪组织来源被研究最多的原因有历史和简单的可访问性。不同的参数被认为是研究在hMSCs chondrogenic分化。特别是,hMSCs文化条件的步骤进行了分析和证明,hMSC扩张在体外要求FGF-2增强增生性和chondrogenic潜力(53,54]。不同的研究表明,潜在的hMSCs chondrogenic分化是增强使用无血清媒体(55),细胞在章节3至656),在三维空间(即文化。micromasses) (57与低氧张力,孵化器(O 2 - 5%2)[58[],mechano刺激59]。
Chondrogenic分化BM hMSCs已被广泛研究在体外micromass颗粒状态,有利于第一阶段的感应,表现为细胞凝结,以及信息和cell-extracellular矩阵(ECM)相互作用[55,56]。随后,细胞进展到一个高度增殖的阶段,开始产生软骨基质的典型组件(即。、胶原蛋白2型胶原蛋白类型9日aggrecan,连接蛋白、软骨寡聚基质蛋白,和matrilin 1) (60- - - - - -64年]。最后,细胞逐渐成为圆形的类似于成软骨细胞,然后进行X和MMP13肥大表达胶原蛋白类型。
chondrogenic分化的不同阶段是由信号每个位置等因素,FGF, TGF -βWnt和印度的刺猬(本次),促进这些过程。不同的关键转录因子(SOX9、SOX5、SOX6蛞蝓,TRSP1和GDF5) (65年- - - - - -68年]有至关重要的作用在控制干细胞的特性以及chondrogenic承诺驾驶状态的间充质凝结和分化65年- - - - - -67年]。
SOX9以来被认为是主chondrogenic转录因子表达升高冷凝间叶细胞祖细胞(69年,70年]。SOX9专门为HMG-domain与两个结合位点的蛋白质和激活元素Col2a1的推动者,Col9a1 Col11a2, aggrecan。删除SOX9间充质凝结导致老鼠没有软骨发展之前,虽然损失SOX9凝结导致被捕后软骨细胞分化的71年]。SOX9明显抑制Wnt /激活β-catenin-dependent推动者和刺激退化β连环蛋白(72年)指导细胞内降解,因此,有利于软骨细胞分化和延缓肥厚性软骨细胞分化[69年]。研究表现在不同阶段的胚胎的妊娠证明SOX9和Runx2控制的过渡prehypertrophic肥厚性软骨细胞(73年]。已经证明upregulation X型胶原蛋白(col10a1),典型的肥厚性标志,也是受Wnt8c的过度表达,Wnt9a和β连环蛋白,抑制SOX9和II型胶原蛋白(col2a1)和诱导Runx2 trascription因素(74年]。SOX9, Runx2身体交互在MSC和SOX9可以抑制Runx2 transactivation,另一方面,Runx2施加SOX9 transactivity[互惠抑制72年]。这些数据提供了令人信服的证据表明Runx2诱导软骨细胞肥大。拯救Runx2表达间充质凝结Runx2-null小鼠恢复软骨细胞肥大而不影响骨(75年]。
SOX9激活SOX5、SOX6和他们一起促进成软骨细胞增殖和分化的早期形式柱状软骨细胞和抑制他们的末期76年]。SOX5 / SOX6 double-knockout老鼠显示严重的证据,广义软骨发育异常指示chondrogenic分化[transcriptor冗余功能的因素77年]。SOX9并不依赖SOX5、SOX6水平仍与SOX5、SOX6小鼠的影响。SOX5、SOX6建议加强transactivation chondrocyte-specific SOX9基因通过合作绑定到多个识别网站增强剂(78年]。SOX9、SOX5、SOX6通常称为袜三,发挥合作联合行动进一步上调的表达II型,第九,XI胶原蛋白和aggrecan [79年]。最近的数据表明,SOX5和SOX6蛋白质提高mir - 140微rna为通过促进transactivation SOX9的能力,因此,提供新的见解cartilage-specific SOX基因调控的三个(80年]。
4所示。潜在的临床使用hMSCs小儿骨科的骨头和软骨再生
再生医学的方法都进行了广泛的研究来改善骨愈合。骨折不愈合和假关节,定义为一个假关节与异常运动相关的网站,是普遍的骨与骨组织病理情况填充的空间是必要的。然而,在这种情况下,骨供应有限以及自体骨收获是伴随着高发病率和同种异体移植存在排斥的风险(81年]。目前,hMSCs似乎是最有前途的候选人骨再生由于其成骨分化能力81年]。
的主要理由使用hMSCs骨修复能力是基于直接生成osteoprogenitor细胞hMSCs进一步提高使用bone-stimulating代理如BMP-2也交到hMSCs病毒或病毒基因运载系统(6]。然而,最近的证据表明,潜在的临床效果hMSCs不仅是由于直接转换成成骨细胞,但也间接支持的一个称为旁分泌作用生产多种细胞因子参与osteoblastogenesis包括bFGF、VEGF, PDGF和TGF -β(6]。符合这一假说,可能hMSCs可以编排主机响应,提高血管化和宿主细胞迁移包括成骨细胞的细胞。
hMSCs在骨折愈合的潜在临床使用已经被Hernigou应该et al。82年)治疗萎缩性胫骨骨折不愈合的患者经皮注射集中BM。其他报道脚手架的使用含有扩大自体hMSCs [83年]。支架作为运营商扩大骨植入前msc。支架模拟骨基质的自然环境。支架与经济增长因素的综合效应已经被证明可以有效的形成和血管化骨(84年- - - - - -86年]。调查了支架在临床前和临床研究中,尽管羟磷灰石(HA)和磷酸钙似乎更有用,因为他们优秀的综合分析属性(84年- - - - - -86年]。HA提供良好的力量而不是再吸收,而beta-tricalcium磷酸(βtcp)是脆弱的,但更大的吸收能力。因此,HA和βtcp,两相的磷酸钙,通常是使用[84年- - - - - -86年]。此外,哈可以结合生物可降解聚合物/ bioceramic复合材料,包括polylactic-co-glycolic酸。三维聚合物支架的尺寸150 - 500μ米已被证明有良好的稳定性和用于MSC治疗(84年- - - - - -86年]。扩大了三周,播种在msc HA支架大孔已被用于治疗骨折不愈合(85年]。
虽然生长因子和支架的组合仍然是一个有前途的方法,转基因骨髓间充质表达的增长或转录因子,其中包括通过病毒载体转染的msc或通过使用病毒的向量,是合适的选择。病毒载体已被证明是一个更好的交付与病毒载体相比更高的转染效率和表达的成骨的因素(86年,87年]。BMP-2-transfected msc诱导骨形成在骨结合鼠标鼠标和径向的缺陷。在另一项研究中,BM-derived干细胞,而转基因BMP4,被用来修复缺陷的颅顶的骨头在兔子86年,87年]。此外,永久的表达BMP4 bmsc的逆转录病毒导致大鼠颅盖的缺陷(再生86年,87年]。最后,过度Runx2已经证明刺激成骨细胞分化的工程msc在老鼠86年,87年]。然而,到目前为止,任何临床研究没有应用体外扩大转基因msc,因为需要确定最优向量,以确保有效,安全,和一致的治疗。
自体和同种异体msc都可能用于骨再生(88年]。使用同种异体MSC大缺陷的修复可能替代自体和同种异体tissue-grafting程序。附近的几个作者报道相等当比较同种异体或自体同源的msc在愈合模型(88年]。同种异体的方法将使MSC隔绝任何捐赠,扩展和冻存提供了一个现成的祖细胞来源细胞替代疗法。他们的免疫调节特性提出了建立同种异体MSC银行组织再生的可能性。然而,实际上是否应该首选自体或同种异体msc再生医学的设置需要进一步调查。
先天性假关节指自发性骨折,骨折不愈合过程。在儿科,先天性假关节骨科手术中遇到的一个最令人沮丧的条件,因为很难达到愈合。事实上,最常用的治疗方法的不同修改Ilizarov技术,血管腓骨的嫁接,与髓内固定植骨,博伊德double-bone嫁接。最后,在坏的结果的情况下,显著缩短的腿,甚至截肢,必须考虑。许多治疗方案已经探索了不同水平的成功(89年,90年]。最近,联合手术技术使用自体BM hMSCs作为辅助手术稳定由外部固定器或髓内钉被报道(91年]。这些组合技术在先天性胫骨假关节被用于儿童和没有神经纤维瘤91年]。神经纤维瘤病1型(NF1)是最常见的一种先天性疾病的患病率在3000 - 4000 (92年]。纤维瘤、牛奶咖啡斑和Lisch结节病的标志(92年]。然而,NF1也是以一些骨骼表现包括先天性胫骨假关节。骨的改变可能与增强破骨细胞与成骨细胞功能不足有关活动和生存发生在大约2 - 3%的儿童患有NF1。成骨分化的障碍已经证明了msc NF1 [93年,94年]。小鼠模型缺乏NF1尤其是肢体osteochondroprogenitors等位基因(Nf1插件可以模型)和成熟的成骨细胞(模型)显示骨异常,证明存在的间叶细胞谱系的细胞自动NF1的作用[95年]。成骨细胞的缺陷也表明障碍造成的损失NF1的成骨细胞影响愈伤组织的成熟和削弱愈伤组织力学性能(96年]。受影响最严重的骨骼是胫骨骨干和发育异常的病变的放射性外观前鞠躬,僵化的损伤或骨折(97年]。的先天性胫骨假关节(CPT)有/没有NF1是其中一个最复杂和禁用小儿骨骼疾病。先天性胫骨假关节的似乎是由纤维性错构瘤来自异常增长NF1 haploinsufficient骨膜细胞,在终端成骨细胞的分化和失败被捕在这个过程的一定阶段涉及Runx2和Wnt信号(98年]。保守治疗包括支撑受影响的肢体一直持续到骨骼的生长。外科治疗包括几个过程,这是骨折不愈合的切除和重建与自体nonvascularized骨移植和髓内固定或单程缩短后跟一个Ilizarov外固定器进行延长(99年,One hundred.]。所有这些程序经常需要几个操作的不满意结果,因为对于顽固的骨折不愈合,残余变形,limb-length差异(101年]。最近,使用自体hMSCs已经获得了极大的兴趣,因为他们的生物属性作为一个合适的候选人来源成骨的前身为骨修复和再生,细胞疗法和组织工程的应用。pseudarthrotic病变的手术治疗可以受益于再生医学,生物整合方法,它提供了一个基于hMSCs和生长因子的使用。这些因素可能会导致组织愈合和整合,在这种情况下,传统技术失败。愈合的生物基础表明hMSCs移植来自BM居民髂骨(IC)能够分化成成骨细胞与高功效相比,居住在邻近的假关节的网站(91年]。在我们的研究中,所有的治疗病人NF1+,在这些患者中,我们发现成骨的潜在hMSCs来源于髂嵴更比那些来自受影响的网站(91年]。Leskela et al。93年)也证实了这些结果。然而,这种方法的可行性,还没有任何数据可以在MSC移植的成骨的潜力,因为微环境属性也可能影响成功的过程。此外,富含血小板血浆(PRP)已被证明刺激成骨细胞增殖在体外(102年),可能由于高水平的生长因子,可以提高大英博物馆hMSCs形成成骨与血管生成组织。已知的生长因子包括PDGF、TGF -β1,β2,igf - 1。其他生长因子存在于PRP VEGF和表皮生长因子(103年]。
在我们的研究中,10位病人受耐火CPT治疗用hMSCs来源于髂嵴(IC-MSCs),脉冲重复频率,冻干骨。在六个病人,CPT与NF1相关。任何并发症相关的骨髓供体被报道在这组患者(91年]。骨整合了三个病人CPT NF1。在这些患者中,IC-MSCs暴露于自体血清能够形成矿物质在体外,而矿化能力完全废除患者临床疗效不佳(91年]。有趣的是,我们还报道,bFGF血清水平明显下降的患者没有手术后愈合。bFGF和骨骼愈合之间的关系是支持的在体外实验。临床疗效不佳,患者自体血清并不足以诱导在体外矿化;然而,它确实发生与bFGF细胞培养时(104年]。增强骨形成可能会间接取决于血管化;事实上,完全治愈病人远端胫骨假关节。胫骨远端已自然形成血管比近端站点。增加血管化也通过外源性血管生成的交付由血小板生长因子,和hMSCs植入导致改善骨形成和巩固。改进的多血管可能提供更好的营养和增加吸收和替代健康组织(105年]。很可能,这种疗法具有良好的临床应用因为组件自体和容易执行;它可以减少恢复时间和手术治疗的数量,特别是孩子,这种组合技术的使用可能引起早期骨折愈合和保护关节刚度也由于一些外科手术和减少腿部的差异,是由于重复骨折。所有这些证据,合理使用这种技术在前几次手术患者demolitive手术或血管化腓骨等更为积极的手术。图2显示了一个代表患者胫骨假关节愈合这种类型的联合治疗后三个月了。
(一)
(b)
成骨不全症(OI)是一种遗传性疾病的MSC COL1A1和COL1A2基因突变的特征是有缺陷的I型胶原蛋白的生产,广义骨量减少,导致骨骼畸形和儿童骨折(106年]。相反,假关节没有报告这种类型的病人。一些临床前研究在小鼠显示细胞疗法的作用OI的msc治疗(84年,85年,107年- - - - - -110年]。同种异体移植BM报道儿童患有严重的OI和报道增长速度增加,全身矿物质含量,和更少的骨折108年]。在以后的研究中,从最初的BM捐助者是分离出MSC基因标记和注入到六名病人(109年]。低水平的捐赠者MSC被PCR检测,和增长速度加快。结果,因此,建议MSC治疗的安全性和可行性和儿童OI的潜在好处。此外,据报道,同种异体胎儿肝脏HLA-mismatched msc子宫移植胎儿有严重OI能够嫁接,并分化成为骨(110年]。
软骨是容易受到伤害和可怜的修复潜力。但是,与骨、软骨再生仍然遥遥无期。过程致力于从BM招募干细胞软骨下骨的普及率已经广泛用于治疗局部软骨缺陷(111年- - - - - -113年]。最近,自体软骨细胞移植,单独或结合msc、介绍了(111年]。利用msc软骨再生包括微裂缝,植入,从滑膜和招聘112年,113年]。然而,所有这些应用程序都是基于非常小的系列。的可行性、有效性和安全性的自体MSC移植治疗软骨缺损是骨软骨缺损动物模型证明MSC移植到全层软骨缺损重建关节软骨的分层的安排84年,85年,113年]。在人类研究据报道,病人接受自体MSC治疗了实质性的改善他们的症状,显示的证据软骨修复和恢复运动能力和日常活动84年,85年,113年]。病人的进展之后长达5年,没有证据表明MSC治疗的不良反应(84年,85年,113年]。内注入msc被用来治疗焦点软骨病变或退行性关节疾病的孩子。最近出版的成功的结果,没有报道的并发症,6年随访研究的四个孩子关节内注射自体BM-derived msc (114年]。
然而,它仍然是决定是否归因于导致软骨形成体外扩大MSC直接或间接通过旁分泌机制,导致炎症反应的抑制或刺激增长和/或内源性祖细胞和软骨细胞的活性。msc可以分化成软骨细胞和fibrochondrocytes导致软骨纤维的混合物和肥厚性组织只是一个短期的临床成功,因为他们不具备功能的机械性能(112年]。相比之下,msc源自滑膜组织已被证明加强chondrogenic潜力和减少肥厚性分化与msc源自BM[相比115年,116年),可能由于关节软骨在胚胎的发展。几个问题需要澄清,以执行一个成功的软骨再生,如合适的细胞来源和脚手架,创造生物合适的组织和整合本地的(112年]。
5。结论
hMSCs管制十分严格的成骨分化转录因子在hMSCs驱动组织分化的类型。Runx2的角色和Wnt信号已经过去了年在体外和体内,越来越多的证据表明,转基因MSC与这些因素或成骨的因素如BMP诱导骨形成在临床前模型是有用的。hMSCs在再生医学的潜在作用是众所周知的,和最近的证据表明hMSCs在骨再生的潜在使用小儿骨缺陷,尤其是在假关节的治疗。此外,细胞疗法对骨再生和冻干骨补充血小板凝胶和BM hMSCs可以是一个辅助治疗先天性胫骨假关节的小儿骨科。还需要进一步的研究来识别策略msc治疗骨再生的特点,考虑组织和许可证将在临床环境的潜在使用转基因msc。