 |
 |
将pAd-LMP-1转染MSC后,LMP-1基因能促进MSC向成骨方向分化,加强其成骨作用。但目前对LMP-1的研究主要是利用重组蛋白或是基因转导的方式来观察其在脊柱融合及骨质缺损中的作用[4-5]。而未使用表达LMP-1 细胞的治疗组却未获得融合[5]。但是,如何将转染pAd-LMP-1的 MSC运用于骨质疏松及其骨折的治疗仍有待于进一步研究,这也是研究进一步工作的目的。
值得注意的是,由于LMP-1的强效骨诱导作用,治疗浓度所需的含LMP-1重组病毒远远低于其他基因的重组病毒,Viggeswarapu在利用腺病毒载体将LMP-1基因转导至成骨细胞的实验中,发现MOI = 0.25时成骨作用最为明显,远远低于BMP基因转导所需的高滴度病毒(MOI = 40~500)[5],表明了LMP-1基因强效的成骨作用,同时由于所需的病毒滴度降低,引起机体的免疫反应少,更适合临床前景应用。本试验发现LMP-1在转导MSC时,所用的MOI = 10既表现出明显的成骨作用,MOI低于文献中一般基因病毒转导MSC所需要的MOI[5],但高于Viggeswarapu试验中转导成骨细胞。这一情况可能是由于病毒滴度计算存在有主观差异,也有可能与成骨细胞和骨髓间充质干细胞两种宿主细胞的特性有关。
目前国内外在研究骨科疾病基因治疗时多选用MSC作为体外基因转导的靶细胞[9]。MSC是成体干细胞之一,具有多向分化潜能,可分化为成骨细胞。软骨细胞和神经细胞等多种细胞。骨质疏松个体的MSC数量减少,质量也下降,增殖和成骨细胞分化能力减弱,成骨能力也显著降低。MSC主要存在于骨髓基质中,取材相对较容易,分离培养简单。含治疗基因的MSC不仅可以表达有用的骨诱导蛋白,而且自身可以分化成成骨细胞等参与骨重建,它可以通过自分泌机制诱导自身成骨分化,通过旁分泌机制诱导附近的干细胞向成骨分化[10]。本研究的结果表明,MSC转染LMP-1后,不仅增殖。分化能力显著提高,而且成骨活性显著增强。这一结果与文献报道基本相符,因此MSC转染骨诱导因子后不仅可修复骨缺损,也为骨质疏松及其骨折的基因治疗提供了一个新的平台[11]。MSC的这些特性,使其成为骨科基因治疗研究的理想靶细胞,但是近年对MSC在体内恶性转化问题越来越被关注,有实验报道MSC移植导致癌基因突变从而出现纤维肉瘤恶变[12],这一试验结果向包括基因治疗在内的干细胞移植提出挑战,因此干细胞移植在体内的转归以及相关安全性仍需更进一步的研究。
【参考文献】
Boden SD, Liu Y, Hair GA, et al. LMP-1, a LIM-domain protein, mediates BMP-6 effects on bone formation [J]. Endocrinology, 1998, 139(12): 5125-5134.
Stromsoe K.Fracture fixation problems in osteoporosis [J]. Injury, 2004, 35(2): 107-113.
Kozak.M. An analysis of 5′-noncoding sequences from 699 vertebrate messenger RNAs [J]. Nucleic Acids Res, 1987, 15(20): 8125-8148.
Minamide A, Boden SD, Viggeswarapu M, et al. Mechanism of bone formation with gene transfer of the cDNA encoding for the intracellular protein LMP-1 [J]. J Bone Joint Surg Am, 2003, 85-A(6): 1030-1039.
Viggeswarapu M, Boden SD, Uu Y, et al. Adenoviral delivery of LIM mineralization protein-1 induces new-bone formation in vitro and in vivo[J]. J Bone Joint Sung Am, 2001, 83A(3): 364-376.
Egermann M, Schneider E, Evans CH, et al. The potential of gene therapy for fracture healing in osteoporosis[J]. Osteoporos Int, 2005, 16 (Suppl 2): S120-128.
Kumar S, Ponnazhagan S. Gene therapy for osteoinduction [J]. Curr Gene Ther, 2004, 4(3): 287-296.
Lieberman JR, Daluiski A, Stevenson S, et al. The effect of regional gene therapy with bone morphogenetic protein-2- producing bone-marrow cells on the repair of segmental femoral defects in rats[J]. J Bone Joint Surg Am, 1999, 81(7): 905-917.
Bosch P, Fouletier-Dilling C, Olmsted-Davis EA, et al. Efficient adenoviral-mediated gene delivery into porcine mesenchymal stem cells[J]. Mol Reprod Dev, 2006, 73(11):1393-1340.
Barry FP, Murphy JM. Mesenchymal stem cells: clinical applications and biological characterization[J]. Int J Biochem Cell Biol, 2004, 36(4): 568-584.
Pelled G, G T, Aslan H, et al. Mesenchymal stem for bone gene therapy and tissue engineering[J]. Current Pharmaceutical Design, 2002, 8(21): 1917-1928.
Li H, Fan X, Kovi RC, et al. Spontaneous expression of embryonic factors and p53 point mutations in aged mesenchymal stem cells: a model of age-related tumorigenesis in mice [J]. Cancer Res, 2007, 67(22):10889-10898.
