骨髓间充质干细胞在骨组织工程中的应用

关节软骨组织再生修复技术新进展关节软骨损伤的修复是一个长期困扰的医学难题，生物移植和组织工程技术的发展为软骨再生修复带来新的希望，利用负载生长因子的特殊可降解软骨支架材料调动内源干细胞来实现软骨组织再生修复的新技术，易于实现产业化操作，也预示着软骨缺损的再生修复治疗一个全新时代的到来。

标签：关节软骨修复；软骨组织工程；滑膜间充质干细胞；可降解生物材料支架软骨组织内无血管，软骨细胞在无血运环境中缺乏迁徙能力。

因此，关节软骨一旦遭到破坏，便很难得到修复。

目前，关节软骨缺损的修复仍缺乏理想有效的方法。

临床上关节病变患者的巨大需求，促使研究者不断探索可行的方法。

1 传统刺激方法促进再生修复1.1 软骨下骨钻孔、软骨磨蚀和微骨折这类方法可使骨髓中的软骨源性、骨源性细胞及细胞因子渗透到软骨损伤区域，促进软骨细胞的分化，产生纤维软骨。

这类方法操作简单，对于小面积软骨损伤的治疗结果在某种意义上相对比较满意，在临床上被广泛应用。

但研究同时表明，软骨磨蚀、骨髓刺激等软骨愈合形成的纤维软骨组织与透明软骨是不同的，不仅机械性能逊色于关节软骨，而且容易退化[1]。

1.2 持续被动运动持续被动运动作为一种促进软骨愈合的辅助手段在临床上广泛运用。

大量的动物实验和临床研究证实，持续被动运动（CPM）能促进较小的软骨全层缺损修复，产生一种在形态上、组织化学上类似透明软骨的组织，但对关节软骨表浅缺损没有明显的修复作用[2]。

1.3 玻璃酸钠注射关节腔内局部注射关节黏弹性补充剂——玻璃酸钠已在临床上得到广泛认可。

其不仅可以提供关节黏弹润滑作用，恢复关节滑液流变学特性，还能产生一系列有益的生物学效应，有助于关节软骨组织的修复。

宋一平等[3]使用关节腔内注射几丁糖治疗骨关节炎近期疗效满意，远期疗效尚待进一步随访，作用机制尚待进一步研究，但从临床上看确有治疗价值。

目前尚未发现治疗修复广泛性关节软骨损伤的有效药物。

2 组织和细胞移植2.1 软骨组织移植软骨组织移植是最直接的软骨修复方法，即取自体健康软骨修剪成合适的形状后再重新植回体内，或以自体软骨膜、异体骨膜移植，或异体骨软骨片移植等，都取得了一定疗效。

间充质干细胞及来源间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cell，MSC）是干细胞的一种，因能分化为间质组织而得名，具有亚全能分化潜能，在特定的体内外环境下，能够诱导分化成为多种组织细胞。

间充质干细胞具有干细胞的共性，即自我更新、多向分化和归巢的能力。

间充质干细胞具有向多种类型细胞分化的能力，可以分化为神经、心脏、肝脏、骨、软骨、肌腱、脂肪、上皮等多种细胞。

这种多向分化的能力给人类多种疾病的治疗提供了重要的原材料。

间充质干细胞来源：间充质干细胞广泛分布于胎儿和成体的骨髓、骨膜、松骨质、脂肪、滑膜、骨骼肌、胎肝、乳牙、脐带、脐带血中，其中脐带来源的间充质干细胞质量高、纯净、数量多。

间充质干细胞生物学特性间充质干细胞具有以下特性：1）具有强大的增殖能力和多向分化潜能，在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞，还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。

2）具有免疫调节功能，通过细胞间的相互作用及产生细胞因子抑制T细胞的增殖及其免疫反应，从而发挥免疫重建的功能。

3）具有来源方便，易于分离、培养、扩增和纯化，多次传代扩增后仍具有干细胞特性，不存在免疫排斥的特性。

正是由于间充质干细胞所具备的这些免疫学特性，使其在自身免疫性疾病以及各种替代治疗等方面具有广阔的临床应用前景。

通过自体移植可以重建组织器官的结构和功能，并且可避免免疫排斥反应。

间充质干细胞的临床应用1.间充质干细胞在细胞替代治疗中的前景以组织工程学为手段可望解决的问题几乎涉及人类面临的大多数医学难属，如烧伤、放射损伤等患者的植皮；肌肉、骨及软骨缺损的修补；髋、膝等关节的替换；血管疾病或损伤后的血管替代；糖尿病患者的胰岛植入；心脏病患者的瓣膜替代、房室间隔缺损的修补；癌症患者手术切除后组织或器官的替代；放射损伤及大剂量放疗、化疗后的造血与免疫重建；肝、肾等重要脏器因损伤或功能衰竭的置换；部分遗传缺陷性疾病的治疗等。

Chinese Journal of Tissue Engineering Research ｜Vol 25｜No.28｜October 2021｜4539组织工程软骨在生长板损伤修复治疗中的作用及特点王香港，万 谦，刘 贺，李容杭，张 妍，李祖浩，王金成文题释义：软骨组织工程：是利用干细胞技术和机械技术制备具有生物活性的三维支架，植入软骨缺损部位，可以有效改善损伤处的软骨组织再生微环境，促进软骨细胞再生和细胞外基质积聚，从而使受损的软骨组织得到修复，达到治疗的目的。

支架：是具有三维结构的软骨组织工程支架，通常具有相互连通的孔隙结构，植入缺损部位，既能够填补生长板处的缺损，提供机械支持，也具有良好的生物相容性，为干细胞和活性物质发挥功能提供物质载体，在生长板的损伤修复中起着积极作用。

摘要背景：生长板调控着长骨纵向生长，如果发生损伤并导致骨桥形成会使长骨生长停滞，造成患肢成角畸形，而目前临床治疗方法效果不理想，用软骨组织工程制备的支架为临床治疗带来了希望。

目的：介绍生长板的生理结构与功能，讨论并总结软骨组织工程技术在生长板损伤治疗中所取得的进展。

方法：作者以“Growth plate ，Physis ，Physeal ，Scaffold ，Cartilage tissue engineering ，生长板，骺版，支架”为关键词，检索2000至2020年期间PubMed 、Web of Science 、CNKI 和万方数据库中的相关文献，初检文献292篇，筛选后对65篇文献进行分析。

结果与结论：在生长板损伤动物模型中，软骨组织工程支架表现出很好的治疗效果。

具有生物活性的支架既填补了缺损、抑制骨桥形成、减轻了患肢的成角畸形，又诱导间充质干细胞分化为与生长板生理结构类似，呈柱状规则排列的软骨细胞。

对众多实验结果进行总结发现，应用间充质干细胞联合适当的软骨诱导因子(如转化生长因子β、胰岛素样生长因子1等)可以促进软骨细胞大量生成并且排列有序，再生的软骨组织可以发挥生长板的正常功能，刺激长骨继续生长。

isct 间充质干细胞鉴定标准理论说明1. 引言1.1 概述在细胞治疗和再生医学领域，间充质干细胞（ISCT）作为一种重要的细胞资源，引起了广泛的关注。

ISCT具有多向分化潜能、免疫调节作用及促进组织修复的能力，被认为是一种理想的干细胞来源。

然而，由于缺乏统一和规范的鉴定标准，在实践应用中存在着不确定性和挑战。

1.2 文章结构本文将对ISCT进行深入探讨，并重点介绍其鉴定标准的理论说明。

文章包括以下几个部分：引言、ISCT间充质干细胞、鉴定标准理论说明、实践应用与挑战以及结论与展望。

1.3 目的本文旨在系统梳理当前关于ISCT鉴定标准的理论知识，并探讨该领域面临的实践应用和挑战。

通过对ISCT表面标记物使用、功能性特征评估方法以及分子生物学检测手段应用等方面原理的介绍，希望能够提供给读者一个全面的理论基础，并展望ISCT鉴定标准未来的发展方向。

同时，对于临床转化前景展望、存在的问题与挑战以及解决方案和研究进展等方面也将进行讨论。

以上是本文“1. 引言”部分的详细内容。

该部分概述了文章的主题和目的，并介绍了本文的结构。

接下来将继续展开描述ISCT间充质干细胞及其鉴定标准相关内容。

2. ISCT间充质干细胞2.1 定义与特征ISCT（国际干细胞治疗学会）定义了间充质干细胞（MSCs）作为一类多潜能的成体干细胞，具有自我更新和多向分化的能力。

这些细胞可以从不同来源获得，包括骨髓、脐带血、脂肪组织等。

ISCT认为，MSCs应满足以下三个基本标准：1) 在培养条件下，MSCs应具备黏附能力；2) MSCs应表达特定的表面标记物，如CD73、CD90和CD105，并且在同时应该缺乏（或仅有极低水平）CD34、CD45、HLA-DR等造血和免疫相关标记物；3) MSCs应能够分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等不同种类的细胞。

此外，ISCT提出了额外的功能性特点来进一步确认MSCs。

这些功能性特点包括：1) 免疫调节作用：MSCs可以抑制免疫反应，并通过调节T淋巴细胞、B 淋巴细胞和自然杀伤细胞等免疫细胞的功能来达到免疫调节作用；2) 细胞迁移能力：MSCs具有从注射部位向受损组织迁移的能力；3) 分泌多种生物活性分子：MSCs可以产生多种生长因子、细胞因子和表观遗传调控因子，对损伤修复和组织再生具有重要作用。

第 X 章骨干细胞何其灵, 李刚英国贝尔法斯特女王大学医学院创伤与骨外科系Department of Trauma and Orthopaedic Surgery, School of Medicine, Queen’s University Belfast, Musgrave Park Hospital, Belfast, BT9 7JB, UK间充质干细胞(MSCs，mesenchymal stem cells)具有向多种组织细胞类型分化的能力。

人们首先在骨髓中确认了MSCs的存在，此后，又从许多其它组织中分离、鉴定出了这类细胞。

骨髓，脂肪组织，骨膜，骨骼肌，成体外周血，脐带血，血管周皮细胞，骨组织，羊水，脾脏以及真皮都可能成为MSCs的来源。

其中，人们对骨髓的MSCs研究最详尽、透彻；骨髓是公认的含有MSCs的器官，其体内应用有良好的前景。

脂肪组织，骨骼肌与骨膜也已被证明存在MSCs，亦有可利用的价值。

近年来，有研究报道在成人外周血中发现了少量的MSCs，然而，从外周血中获取MSCs是否可行仍有待进一步的研究证实。

如果可行，那么简单的采血过程就会使对MSCs的采集更方便。

尽管有证据表明MSCs也存在于脐血，血管周皮细胞，骨组织，羊水，脾脏以及真皮中，但因为这些组织数量有限或不易采集，故对它们的临床应用是有限的。

1 前言在成人体中，新细胞的诞生往往要经历细胞增殖，迁移，分化及成熟这一系列的过程。

在这一长链中的第一个细胞被命名为干细胞(stem cell)。

干细胞具有克隆形成与自我更新的能力，并且能够向多种细胞谱系分化。

成体骨髓储蓄着两类不同的干细胞：造血干细胞(haematopoietic stem cell)与基质干细胞(stromal stem cell)。

前者是血细胞与破骨细胞的起源，后者则是成骨细胞的祖先。

在近期的文献中，''间充质干细胞''是最为常用的指称基质干细胞的名称。

大鼠骨髓间充质干细胞的培养与鉴定干细胞研究一直是生物医学领域的前沿热点，其中骨髓间充质干细胞（BMSCs）因其具有多向分化潜能和低免疫原性而备受。

在众多研究中，大鼠BMSCs的体外培养和鉴定方法为其在科研和临床领域的应用提供了基础。

本文将就大鼠BMSCs的培养、鉴定方法进行详细介绍，并结合实验数据进行阐述。

BMSCs是一种成体干细胞，具有自我更新和多向分化潜能，可以分化为多种细胞类型，如成骨细胞、脂肪细胞、肌肉细胞等。

因其来源广泛，免疫原性低，大鼠BMSCs已成为再生医学、免疫调节等领域的重要研究对象。

近年来，随着生物技术的不断发展，BMSCs的培养和鉴定方法也得到了不断优化和改进。

BMSCs的培养需要无菌环境，常用的培养基为DMEM、F12等，添加适量的生长因子和抗生素以维持细胞的生长和存活。

细胞的鉴定主要包括形态学观察、表面标志物检测和多向分化潜能的证实。

其中，表面标志物如CDCD90等可用来区分BMSCs和其他细胞，多向分化潜能的证实包括成骨、成脂和成肌等方向的诱导分化。

本实验采用大鼠BMSCs的常规体外培养方法。

具体步骤如下：采集大鼠骨髓：在无菌环境下，用注射器抽取大鼠股骨和胫骨骨髓，加入肝素抗凝。

细胞分离：将采集的骨髓用密度梯度离心法分离出单个核细胞。

细胞培养：将单个核细胞接种于培养瓶中，用含10%血清、1%抗生素和1%谷氨酰胺的培养基培养。

细胞鉴定：经过约7-10天的培养，细胞达到80%-90%融合时，进行细胞鉴定。

通过形态学观察、表面标志物检测和多向分化潜能的证实，对BMSCs进行鉴定。

通过观察细胞的形态和生长情况，发现培养的BMSCs呈典型的长梭形，且细胞间连接紧密（图1）。

经表面标志物检测，BMSCs表达CD29和CD90等间充质干细胞表面标志物（图2）。

在多向分化潜能的证实中，我们发现BMSCs经成骨、成脂和成肌诱导后，可分别形成矿化结节、脂肪滴和肌纤维（图3）。

这些结果说明所培养的细胞为BMSCs。