组织工程是目前具有广阔研究前景的热门课题之一。种子细胞是组织工程骨构建和应用研究中的首要环节和基本要素,骨髓基质干细胞已成为骨组织工程种子细胞的重要来源。
长期以来骨缺损的修复大多是依靠自体骨移植来完成的。近20年随着组织工程学的迅速发展,以种子细胞、支架材料和生长因子三要素构建而成的组织工程骨有望取代自体骨移植,成为实现大节段骨缺损修复最具潜能的途径之一。骨的生成是由成骨细胞向周围分泌基质和纤维,将其包埋于其中,形成类骨质,由钙盐沉积后形成骨组织而完成的,因此成骨细胞可以作为骨组织工程的种子细胞。然而成骨细胞体外扩增相对困难,异体应用存在一定免疫原性,其应用前景受到一定限制。人们在骨髓中发现除有造血干细胞外,尚有一类细胞具有祖细胞的自我增殖、定向分化特性,该类细胞称为骨髓基质干细胞,它既是骨髓基质细胞的祖细胞,又可作为骨、软骨、肌肉神经等组织的祖细胞。
1 细胞来源广泛,取材方便
BMSC的取材一般采用骨髓穿刺法,操作方便、创伤小、可反复取材而不影响细胞活力及机体功能。分离骨髓基质细胞的方法主要有三种:贴壁筛选法、密度梯度离心法、流式细胞分选术。贴壁筛选法经济方便但纯化程度有限,有待进一步改进。密度梯度离心法得到的细胞纯度可达95%。流式细胞仪分选术可根据BMSC与造血细胞的表面标记的不同,用带有荧光标记的抗体从混合细胞群中获取高纯度的BMSC。
静态单层培养法是目前较为经典的细胞培养方法。这种方法简便易操作,成本低廉,缺点是培养细胞数量受培养器皿底面积限制且不符合体内的生理环境。随着骨组织工程研究的进展,构建功能性组织工程骨已成为这一领域中的理想目标,进而对种子细胞的培养提出了更高的要求。生物反应器的使用使得BMSC的体外动态培养环境更接近于体内,从而种子细胞功能性状等各方面更加完善。
真正实现骨组织工程化,种子细胞的培养应力求在体外充分模拟体内生理状态,为细胞提供最适合增殖和分化的微环境,使细胞在体外培养中保持正常的形态,具有活跃的生物学功能。如上所述,近年来种子细胞的培养方法研究已经取得了较大的进展,但要模拟真正的体内环境,尚有待更深入的研究。