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脂肪干细胞(ADSC)在骨缺损修复中的应用研究概览

供稿人:路炜  供稿时间:2006-4-19   关键字:脂肪干细胞  骨缺损  组织工程  
脂肪干细胞(ADSC)是脂肪组织中的一种“半成品”细胞,近年来的研究发现它不仅能分化成脂肪细胞,在恰当的诱导下还能变成骨细胞或神经细胞,修复骨骼或神经组织。2004年以来,美国和德国的科学家不断用实验有力证明了脂肪干细胞在骨缺损修复中具有美好的应用前景。
 
2004年文献[1]报道美国斯坦福大学医学院Cowan,-C-M等人研究了成人脂肪基质细胞(ADAS细胞)修复小鼠大面积颅骨缺损的体内成骨能力。接种ADAS细胞的PLGA支架植入2周后,显著生成膜内骨;12周后完全形成骨化桥接。染色体检测发现,接种细胞对新骨形成的贡献作用是84-99%。这些数据表明ADAS细胞修复大面积骨骼缺损,无需遗传操作和加入外源生长因子。
 
2004年文献[2]报道美国北卡罗来纳州Artecel Sciences公司Hicok,-K-C等人研究了成人脂肪干细胞(ADAS细胞)在体内形成骨样的能力。ADAS细胞分离后进行体外扩增,然后种植到羟磷灰石/三磷酸钙(HA-TCP)管或胶原/HA-TCP复合基质Collagraft上,然后皮下种植到SCID小鼠。6周后观察到80%载有ADAS细胞的HA-TCP植入物有骨样形成,仅20%Collagraft植入物存在骨样基质。而对照组不含ADAS细胞的HA-TCP或Collagraft植入物未观察到骨样形成。数据表明,ADAS细胞具有体内形成骨样基质的能力,是一种新的骨修复和再生的细胞治疗方法。
 
2004年德国Justus-Liebig大学医学院首开ADSCs修复颅骨缺损的临床先例。文献[3]报道,由于严重的头部受伤,造成一名7岁女该的颅骨大面积缺损。这名德国女孩2001年从窗口意外跌落,造成颅骨大面积缺损。2003年5月手术前,她必须一直戴着一顶专门的防护头盔。由于缺损面积过大,取自骨盆的骨片无法独立闭合缺损。由于髂嵴来源的自体海绵骨数量有限,手术同时采用自体脂肪干细胞应用到颅骨缺损,采用自体纤维胶将干细胞固定。同时采用两片大的、可吸收性大孔片作为软组织载体,实现机械固定。术后平稳,重建后3个月,CT扫描显示新骨形成,颅骨几乎完全连贯。
 
2005年文献[4]报道美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)David Geffen医学院Peterson,-B等人研究测定了由骨形态发生蛋白BMP-2生成的人脂肪间充质干细胞对裸鼠模型的大面积股骨缺损的修复能力。脂肪提取的细胞在培养基中生长,并用携带BMP-2的腺病毒感染。将500万细胞接种到胶原-陶瓷载体上,然后植入股骨缺损部位。8周后,12个基因修饰表达BMP-2的腿节有11个得到修复,未修复的腿节得亚急性感染。所有8个灌注rhBMP-2的胶原-陶瓷载体处理的腿节均修复。这两组未见显著差异。对照组评估:组II(带人脂肪提取物(HPLA)细胞的胶原-陶瓷载体)和组III(单独的胶原-陶瓷载体)在8周后无一修复。结果表明,腺病毒基因转载过表达BMP-2的遗传修饰的HPLA细胞可在体内诱导骨形成,从而修复无胸腺大鼠的大面积股骨缺损,而单独HPLA细胞不能显著诱导骨形成。
 
参考文献:


[1] Cowan,-C-M; Shi,-Y-Y;etc. Adipose-derived adult stromal cells heal critical-size mouse calvarial defects. Nat-Biotechnol. 2004 May; 22(5): 560-7
 
[2] Hicok,-K-C; Du-Laney,-T-V; Gimble,-J-M; etc. Human adipose-derived adult stem cells produce osteoid in vivo. Tissue-Eng. 2004 Mar-Apr; 10(3-4): 371-80
 
[3] Lendeckel,-S; Jodicke,-A; Christophis,-P;etc. Autologous stem cells (adipose) and fibrin glue used to treat widespread traumatic calvarial defects: case report. J-Craniomaxillofac-Surg. 2004 Dec; 32(6): 370-3
 
[4] Peterson,-B; Zhang,-J; Iglesias,-R;etc. Healing of critically sized femoral defects, using genetically modified mesenchymal stem cells from human adipose tissue. Tissue-Eng. 2005 Jan-Feb; 11(1-2): 120-9

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