医学论文论Runx2及其在骨组织工程中的应用(2)

　　Runx2同样也可促进ECM 成熟。Runx2与成骨细胞特异性顺式作用元件(OSE)一2结合后，可上调细胞内工型胶原蛋白、骨钙素、骨桥蛋白等分泌蛋白的表达。ECM蛋白是骨的重要组成部分，可促进骨愈合；同时，ECM蛋白又可通过MEK／ERK信号转导通路，激活ERK1进一步上调成骨细胞内Runx2表达，正反馈促进成骨分化，使骨质达到完全愈合。

　　3 在骨组织工程研究中的应用骨组织工程是组织工程的一大分支，即通过整合种子细胞、生物工程、骨材料和生物活性因子等技术加速骨愈合，提高骨组织功能。骨组织工程研究的一个重要目的，是发展具有良好成骨作用的骨再生材料。治疗大面积骨缺损时骨材料成骨活性不足是当前骨组织工程需要解决的难题。Quarto等 。 报道3例采用自体BMSC与羟基磷灰石复合的骨组织工程材料修复人肢体负重骨缺损，虽最终达到骨性愈合，但出现愈合时间长等问题；提示在缺少活性因子情况下，单纯人工合成骨支架材料复合BMSC治疗大面积骨缺损并不能取得满意效果。因此，近年研究重点已转向将上述支架材料与BMSC、细胞因子复合于一体，共同修复骨缺损。

　　骨修复是一个复杂的生物学事件级联反应，同时受到特定细胞、ECM 和生长因子的调控。各种细胞因子有着不同的生物学作用，血管内皮细胞生长因子(Ⅵ F)、一氧化氮合酶(NOS)2、内皮素(ET)1、肾上腺髓质素(ADM)等为血管发生因子，有诱导血管形成的作用；IGF2、TGF-13、FGF2、ECM 等为促细胞增殖、分化因子，可诱导BMSC归巢、增殖；而BMP家族因子可诱导BMSC定向分化为成骨细胞，并促成骨细胞成熟。Sumner等采用复合有重组人BMP-2的组织工程化骨成功修复犬节段性骨缺损，为成骨基因与BMSC应用于临床骨缺损、骨不连治疗提供了实验依据。

　　Runx2作为一种在成骨分化作用中非常有效的细胞因子，可促使BMSC成骨分化并最终达到骨愈合，因此在骨组织工程中通过基因工程提高种子细胞内Runx2表达，可大大提高骨愈合效率。Yang等 。 利用腺病毒转染小鼠间充质干细胞(MsC)并植入小鼠皮下，发现高表达Runx2的细胞组(AdCM Runx2)中成骨标志物如碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OC)高表达，但细胞矿化水平较低；高表达BMP-2细胞组(AdCMv_BMP-2)中成骨标志物表达较弱，但细胞矿化水平较高；Runx2及BMP-2均高表达组(AdCMv_RunX2、BMP_2)中细胞矿化水平1O倍于单一AdCMV-Runx2细胞组或AdCMv_BMP_2细胞组；提示Runx2和BMP-2在成骨分化中起着不同的作用，但又相互促进成骨。

　　Byers等[2 经逆转录病毒基因转染使得BMSC能够高表达Runx2，并将这些BMSC注入三维立体聚合物中制成组织工程材料，该材料经体外实验研究证实可提高矿化结节形成，体内实验研究中同样可明显促进骨愈合；还专利发明一种携带Runx2基因的载体细胞与生物相容性好、生物降解性好的聚合物复合的新型骨组织工程材料，可使Runx2因子慢性释放，以特异性促进骨愈合。

　　Bhat等利用基因工程将Runx2基因载入腺病毒(adeno-Runx2)并将病毒液直接注入大鼠股骨骨髓腔，结果显示3周后adeno-Runx2组股骨骨密度(BMD)比无Runx2腺病毒对照组提高15 ；提示骨折修复术中骨髓腔直接注射adeno-Runx2病毒液同样有较强的成骨活性，该方法较干细胞疗法具有更简单、方便等优势。Kim等l2 通过慢病毒系统将Runx2基因转入人胚胎干细胞(hESC)，使其高表达Runx2，体内和体外实验研究中均发现hESC较BMSC有更强的增殖能力，转染Runx2基因后细胞数目增多，成骨活性增强，矿化染色显示矿化结节数量与密度均有明显提高；同时，在高表达Runx2实验组中添加BMP-2后发现，其成骨活性明显高于单一Runx2高表达组，提示可利用Runx2与BMP-2的共同作用增强成骨活性。除BMP-2外，添加其他活性因子，如常用的N_乙酰半胱氨酸(NAC)、FGF、低氧诱导因子(HIF)1、甘油磷酸等也可提高转基因Runx2、干细胞的成骨活性。这些具有增强成骨作用的材料，同样也可应用于软骨组织、椎体组织等。

　　Strong等报道阐述，是否可经基因工程将Runx2启动子添入Co11~2基因序列，以全面提高成骨活性因子表达；该序列可通过病毒载体载入细胞，或制成双链独立序列。骨组织工程研究中通过基因工程提高种子细胞内Runx2表达，从而促进骨愈合，可为研究发展具有良好应用前景的骨再生材料提供依据。

　　随着工业文明不断进步，大面积骨缺损发生率不断提高，对大面积骨缺损的治疗研究备受关注。Runx2基因及其在成骨分化中的作用不断成为研究热点，为构建新型骨组织材料提供了一个更广阔的平台。通过活性因子、转基因等提高Runx2等成骨基因表达，甚至利用BMP-2、HIF-1a、TGF-1等基因共转染提升其在骨缺损修复中的作用，已成为新的研究方向。

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