2011年6月的國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《干細(xì)胞》（Stem Cells）發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所王立平和蔡林濤研究組的研究論文，他們?cè)阪J促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化及摻鍶材料修復(fù)骨缺損的效果和機(jī)制研究中取得新成果。本項(xiàng)研究的部分成果已同時(shí)被國(guó)外Mason RS研究組證實(shí)（Journal of Biological Chemistry, 2011年5月12日）。

 

該工作由楊帆、楊大志、屠潔等共同完成。此研究工作的摻鍶原材料由香港大學(xué)醫(yī)學(xué)院骨科系呂維加教授（W. William .Lu）提供。

 

鍶及其化合物具有的重要成骨作用近年已經(jīng)得到重視，鍶在促進(jìn)成骨細(xì)胞活性的同時(shí)可以抑制破骨細(xì)胞的活性，對(duì)骨生成的誘導(dǎo)能力強(qiáng)，引起新生骨量增多。另外，摻鍶生物材料具有良好的生物相容性和較強(qiáng)的誘導(dǎo)骨生成的能力。間充質(zhì)細(xì)胞作為成體干細(xì)胞的重要組成部分，具有良好的成骨分化潛能和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。目前關(guān)注的問(wèn)題是：鍶是否可以有效促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞體外和體內(nèi)進(jìn)行成骨分化，其具體的分子機(jī)制是什么？這些問(wèn)題都有待于深入研究。

 

楊帆等首先發(fā)現(xiàn)，鍶具有可以促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞體外成骨分化能力。在鍶作用下，細(xì)胞堿性磷酸酶染色增強(qiáng)，細(xì)胞外膠原成分表達(dá)升高，Wnt通路中的信號(hào)分子β－catenin和受體Frizzled 8基因轉(zhuǎn)錄水平升高。在體動(dòng)物研究中，研究人員構(gòu)建了膠原和摻鍶羥基磷灰石復(fù)合支架，提高了材料的可塑性，膠原體內(nèi)降解的同時(shí)可以形成有效孔徑，促使間充質(zhì)干細(xì)胞和鍶的有效接觸。把摻鍶復(fù)合材料植入大鼠顱骨缺損模型后，同單純的膠原羥基磷灰石材料相比，影像學(xué)顯示鍶材料促使新生骨密度增加，組織學(xué)發(fā)現(xiàn)新生骨的質(zhì)量和數(shù)量都有較為明顯的提高。免疫組織化學(xué)顯示，新生骨修復(fù)部位的膠原成分明顯增多，β－catenin分子的表達(dá)增強(qiáng)。體外和體內(nèi)的研究表明，鍶可以通過(guò)影響Wnt通路來(lái)促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞的成骨進(jìn)程。

 

本研究進(jìn)一步揭示了鍶促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞成骨分化的分子機(jī)制。所構(gòu)建的復(fù)合生物材料結(jié)合了鍶的誘導(dǎo)成骨能力和膠原的自身的可降解性，有較好的成骨促進(jìn)作用，為臨床修復(fù)骨缺損的生物材料支架研究提供了新的可能性。完成此項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室分別是深圳市神經(jīng)精神調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和癌癥納米重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

 

該研究得到中國(guó)科學(xué)院，國(guó)家自然基金委員會(huì)，科技部，深圳市等項(xiàng)目的資助。（來(lái)源：中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院）