成都华西华科研究所分析骨质疏松棊因治疗与QCT骨密度软件体模检测

棊因治疗模式Ex Vivo和丨n Vivo法

移效率要比非病毐载体高，但在应用于基因治疗的过程 中仍有一些方面需要改莕，如病毐产物的免疫原性，对靶 细胞的毐性，基因转移的靶向性，以及基因表达的时间和 水平等。非病毐栽体一般没冇毐性问题，但是活体基因 转移效率较低。目前卄质疏松症的的治疗还主要是停留 在口服药物的阶段，如抗骨吸收药物（雌激素、降钙素、二 磷酸盐等）、促进秤形成药物（氟化物、促进合成代谢的类 固醉等）、矿化作用药物（钙制剂、维生索D等）等。但在 动物实验研究中，针对骨质疏松发病的特定病理环节进 行的基因治疗的研究也获得了很好的结果。

抑制破骨细胞的形成和功能.并促进破骨细胞的凋亡（图 20-4)。过度表达OPG的转基因小鼠表现为早期进行 性石骨症，而OPG基因敲除的转基因小鼠则发生严重的 骨质疏松。雌激素和一些生长因子能够刺激OPG的表 达，绝经后雌激素的缺失导致OPG分泌减少，使破骨细 胞数S和活性加强。众多临床试验证明，OPG能够有效 防治骨吸收增强性疾病如绝经后骨质疏松。Bobn^^[~ 进行了旨在应用OPG以阻断破骨细胞形成及功能的研 究。他们将含OPG融合基因（即OPG与丨GgFc的融合 基因，Ad-hOPG-Fc)的腺病毒经尾静脉注人去卵巢小 鼠体内。结果表明，OPG融合基闪组可在体内持续发挥 活性达18个月之久，血淸中有高水平的OPG,使OPG成 为仅次于白蛋白之外血淸含多的蛋白。18个月后， OPG水平较峰值下降了 1000倍，降到2.5mg/ml,但即使 是这一水平的OPG也足以达到治疗效果。与空白治疗 组相比,OPG融合基因治疗组小鼠骨密度增加，M多可 达50%,特别表现在长骨干骺端、胫骨、骨盆和椎体。组 织学显示松质骨世增加了 2〜3倍，而破#细胞数t显著 减少。

(1>针对破骨细胞活动的基囚治疗：绝经后骨质疏 松的发生与雌激素袞减、细胞因子改变有密切的关系。 雌激素在基因水平抑制白介素-1(IL - 1)、肿瘤坏死因 子-a(TNF-a)的衣达。当雌激素水平降低时，IL-1、 TNF-a的基因表达增加，体内IL-l、TNF-a水平升 商，促进破骨细胞的增殖、分化、融合，使骨吸收增加，骨 代谢偶联失衡，从而导致骨颀疏松。所以，通过抑制 IL-1和TNF的生物活性能够减少因雌激素减少引起的 骨请丢失。Balter等将携带人白介素-1受体拮抗物 (interleukin ^- 1 receptor antagonist, IL - IRa)基因的滕病 毐注人去卵巢小鼠股骨骨髄腔，发现报告基因能够在成 骨细胞、竹细胞、骨髄细胞，周围的肌细胞和淋巴结等局 部持续地表达，在骨及肌肉组织内的表达时间M少持续 3周，外周血笫9天时仍能够检测到人丨L-IRa。组织学 及形态计馕学分析表明卵巢切除后第丨2天时对照组骨 最丢失了 10.8%,而实验组骨质没有出现丢失，组织学 不能分辩其和正常骨的差别，而且这种抗骨质疏松的保 护作用持续5周以上。此外.Baltzer等还发现，虽然病毐 被注人股骨骨髄腔，但肱骨同样得到了保护而没有出现 骨质丢失。与之相似，Foley等将携带粒细胞-巨噬细胞 集落剌激因子基因的腺病毐注射到狗一侧丹髄，对侧同 样可以检测到这些因子的衣达，这说明病毐注人部位的 被H•染细胞能够迁移至其他部位骨髄，而起到较广泛的 抗骨质疏松作用。

OPG/RANKL/RANK系统对破骨细胞的分化起着重 要的调控作用。RANK 配体（receptor activator of NF-kB ligand.RANKL)由成骨细胞分泌，可以和位于破骨细胞 及破骨前体细胞膜表面的受体即RANKUeceptor activa­tor^ NF-kB, RANK) 结合而引发一 系列级联反应 ，促使 破fl•细胞分化成熟〇 #保素（osteopro tegerin，OPG)可以 和RANK结合而竞争性阻断RANKL与RANK的结合，

造血干细胞

骨保索

有活性的破骨细胞

图 20 - 4 OPG/RANKL/RANK 调控系统

1.  针对成骨细胞活动的基因治疗：直接给予生长 因子如 BMP2、BMP4、BMP7、TGFp、丨GF1、bFGF 等可 以有效促进局部骨的再生，这对骨质疏松症及其并发骨 折均有一定的治疗作用。但生长因子价格禺贵，半衰期 短，容易被体液稀释、吸收，难以在局部维持有效浓度。 通过基因给药的方法，使这些生长因子在患者体内表达 来增加骨骼的成骨能力，或许会在竹质疏松及其并发骨 折的治疗中发挥一定的作用。

生长因子的基因给药可以和细胞治疗相结合，采用 ex vivo的方法，以MSCs作为基因转染的靶细胞，体外基 因转染回植体内后发挥治疗作用。Zhang等^[|51经M经脉 直接注射经携带报告基因的逆转汆病#转染的MSCs，发 现只有不到20%的小鼠在股骨、肱骨、或椎体等部位有 报告基因的衣达，而且，进人骨髄腔的细胞数里只有注射 细胞总数的0.02%〜0.29%。与此相反，将MSCs直接注射入骨髄腔则所有小鼠体内都冇报告基因的表达，而 且接受注射的股骨骨髄腔中24小时后有2%的细胞存 留，所以认为骨髄腔立接注射细胞的方法吏冇效。于是 他们将BMP4基因修饰的MSCs 接注射入股毋骨髄腔 以促进骨内膜骨再生，结果表明，与对照侧相比，试验侧 股骨骨小梁密度第14天时增加了 20.5%,骨总密度第 14天时增加了 6.5% ,第56天时增加了 10.4%。

上海第二医科大学附属第九人民医院骨科与美国华 盛顿大学医学院骨科实验室合作采用BMP2基因治疗技 术修复24月龄老年大鼠股骨节段性骨缺损的研究，结果 表明，经BMP2基因转染后的老年大鼠MSCs可以和幼 年供体来源的MSCs—样M著表达BMP2,经BMP2的自 分泌和旁分泌作用诱导后可以恢复成骨分化能力，有效 表达碱性磷酸酶、前胶原、骨桥索、骨涎蛋白等成骨细胞 标志性蛋白，BMP2苺因修饰MSCs与磷酸三钙（tricalci­um phosphate, TCP)载体复合后植人体内缺损部位 ，6 周 时放射学及组织学检测证明骨缺损被成功修复（图 20-5,图 20-6)。

A   B

C   D

闬20-5  24月龄大鼠骨缺损修复试验3周、6周时x线观

测。BMP2基因治疗组3周时载体材料磺酸三钙（TCP)与 骨端间有部分连续骨痂形成(A);6周时TCP与骨端间有明 M桥接骨痂连接，TCP影換糊且密度降低，说明TCP吸收 明显，材料内有新骨形成（C)。对照组3周（B>、6周（D)时 均未见到骨痂形成,6周时段端有封闭倾向.TCP吸收明显m 20- 6 24月龄大鼠骨缺损修复试验BMP2基因治疗组6周时组织学观察。可见栽体材料 磺酸三钙（TCP)孔隙内有新生骨组织形成，孔隙 之间以及孔隙与股骨断端间骨组织均联通良好

另外，为了克服多数组织细胞难以分离和纯化、个体 培养耗时耗力的问题，也有研究人员致力于开发一种广 谱供体，这种供体细胞表面上的抗原大多数已被除掉，因 而转入到不同个体内，也不会产生有寓的免疫排斥反应。

尽ff基因治疗前贵诱人，正在迅速地从实验室走向 临床，但目前也存在一些问题，如安全性、费用、社会伦理 学问题等，特别是对一些非致命性疾病的基因治疗尤其 存在争议。但我们相位，随着基因治疗技术的不断发展 和技术的不断完善，将细胞治疗和基因治疗有机结合运 用于骨质疏松症及其并发骨折的治疗，U有广阔的临床 应用前谀。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统  
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