诱导多能干细胞对骨关节炎软骨损伤的修复作用

背景:基于干细胞的细胞治疗对于骨关节炎修复有重要的应用前景,其中诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,i PS细胞)具有较强的增殖和分化潜能,且避免了胚胎干细胞的伦理学问题,目前被认为是细胞治疗中最有前景的种子细胞之一。目的:拟探索一种i PS细胞向软骨细胞分化的有效方法,并研究i PS细胞来源软骨细胞对骨关节炎的修复作用。方法:运用三步法将人i PS细胞诱导分化成软骨样细胞,并检测软骨细胞特异性基因和蛋白的表达。然后将分化后的i PS细胞移植到谷氨酸钠碘乙酸诱导的骨关节炎大鼠模型中。移植实验分为4组:对照组注射生理盐水,造模组注射谷氨酸钠碘乙酸,i PS细胞移植组注射谷氨酸钠碘乙酸后移植i PS细胞,分化后i PS细胞移植组注射谷氨酸钠碘乙酸后移植软骨分化后的i PS细胞。移植15周后micro-CT行断层扫描,并对移植后的关节进行组织学分析。结果与结论:(1)与未分化的i PS细胞相比,经过6 d的拟胚体形成和2周的细胞分化,软骨细胞特异性基因和蛋白(Col2A1,GAG和Sox9)的表达量都明显上升;(2)细胞移植15周后,未观察到免疫反应的发生,micro-CT显示移植细胞后软骨下骨的完整性明显得到改善,组织学分析也表明移植细胞后能产生关节软骨基质。i PS细胞来源软骨细胞的修复效果明显好于i PS细胞;(3)结果表明,i PS细胞来源软骨细胞移植可促进骨关节炎大鼠软骨再生,改善关节功能。