RUNX2基因过表达载体修饰BMSC来源外泌体联合碳酸钙支架系统在骨缺损中的应用

目的:探究RUNX2基因过表达载体修饰骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSC)来源的外泌体联合碳酸钙支架系统在骨缺损中的效果。方法:以兔源BMSCs为研究对象,利用流式细胞仪对BMSCs进行鉴定。构建RUNX2基因过表达载体,利用慢病毒转染BMSCs,采用超速离心法进行收集外泌体。利用透射电子显微镜观察外泌体的形态,利用Western blot法检测外泌体标志物CD63分子的表达,利用三室并联自动温控反应系统,构建碳酸钙支架。根据是否转染RUNX2基因过表达载体,将BMSCs与碳酸钙支架的复合物分成3组,即BMSCs组,RUNX2过表达组和外泌体组。利用油红O染色和逆转录-聚合酶链反应(reverse-transcription-polymerasechain reaction,RT-PCR)检测BMSCs的成骨分化。采购成年健康雄性新西兰大白兔9只,清洁级,年龄(12.97±1.21)个月,体质量(19.3±3.6)kg,每组3只。利用手术方法构建颅骨缺损动物模型,利用影像学,HE染色和Masson染色评估骨缺损的修复。结果:流式细胞仪检测结果表明,BMSCs细胞表面CD29蛋白表达为99.5%,CD44蛋白表达为100%,CD11b蛋白表达为0.1%,CD45蛋白表达为0.1%。透射电镜结果显示,外泌体为直径50~150 nm的双层膜囊泡状结构。Western blot结果显示,外泌体的分子标志物CD63表达阳性。油红O染色结果显示,外泌体组BMSCs的成骨分化要明显高于RUNX2过表达组和BMSCs组。RT-PCR检测结果显示,外泌体组BMSCs的RUNX2,BMP-2和碱性磷酸酶的mRNA相对表达量要明显高于RUNX2过表达组和BMSCs组(P<0.05)。影像学结果显示,外泌体组颅骨缺损修复效果要优于RUNX2过表达组。HE染色和Masson染色结果显示,外泌体组颅骨缺损修复效果要优于RUNX2过表达组(P<0.05)。结论:相较于RUNX2基因过表达载体转染,直接提取外泌体,可以更高效的促进BMSCs向成骨细胞分化,与碳酸钙支架相结合后,可以更好地促进骨缺损的愈合,从而为临床上骨缺损的治疗提供新思路和方法。

慢病毒介导siRNA hsa-circ-0000885转染BMSCs与破骨细胞共培养体系对细胞分化、增殖和凋亡相关研究

目的:探究将siRNA hsa-circ-0000885修饰的骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)后与破骨细胞共培养对BMSCs的成骨分化、细胞增殖和凋亡的影响,为临床上骨质疏松症(osteoporosis,OP)的治疗提供新的思路和方法。方法:选择自2018年9月至2020年2月收治的13例骨质疏松患者为研究对象,其中女11例,男2例,年龄(65.45±10.77)岁;取得患者知情同意后,抽取患者外周血组织。然后用circ RNA芯片检测外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)的circRNA的表达水平,用siRNA技术沉默circ RNA的表达,通过慢病毒转染BMSCs,根据是否转染hsa-circ-0000885的siRNA干扰质粒,将细胞分成空白组,空载体组和siRNA干扰组。各组细胞处理72 h后,用流式细胞仪检测细胞的周期,用AV-PI试剂盒检测细胞的凋亡水平,用ALP染色检测BMSCs的成骨分化能力。结果:OP患者外周血PBMC中hsa-circ-0000885的表达量明显高于健康对照组患者(t=2.119,P<0.05)。ALP染色结果表明,siRNA hsa-circ-0000885质粒可以促进BMSCs的成骨分化,明显高于空白组和空白质粒组(F=9.132,q=2.995,2.897;P=0.009,0.012<0.05)。CCK-8试剂盒检测结果显示,siRNA hsa-circ-0000885干扰组BMSCs的细胞增殖率明显高于空白组和空白质粒组(F=9.881,q=2.457,2.904;P=0.032,0.016<0.05)。而AV-PI试剂盒检测结果显示,siRNA干扰组细胞的凋亡率明显低于空白组和空白质粒组(F=10.208;q=2.885,3.001;P=0.019,0.011<0.05)。结论:慢病毒介导siRNA hsa-circ-0000885质粒转染BMSCs与破骨细胞共培养体系可以促进细胞增殖,抑制细胞凋亡,促进BMSCs的成骨分化,可以作为OP患者潜在的治疗靶点。