目的:运用基因工程技术,检测HIF-1α基因诱导骨髓间充质干细胞(BMSCs)在体内、外向成血管和成骨方向分化的作用。方法:(1)HIF-1α基因突变后,应用Lentivirus构建Lenti-LacZ、Lenti-WT、Lenti-MT。(2)分别用Lenti-LacZ、Lenti-WT及Lenti-MT转染BMSCs,检测①细胞转染效率;②目的基因在mRNA及蛋白水平的表达;③目的基因在BMSCs细胞内的定位。(3)BMSCs成功转染目的基因后,分别在特定时间点提取总RNA和蛋白,通过RT-PCR和Western印迹检测目的基因对BMSCs成血管和成骨因子表达的调控作用。(4)行碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)和钙结节的表达检测。(5)检测生物支架材料-明胶海绵(GS)的结构、形态及细胞附着情况。(6)建立F344大鼠颅骨双侧直径5 mm的标准骨缺损模型,分别将细胞复合支架材料植入骨缺损区。术后8周取材,行Microfil灌注,观察血管形成,通过大体标本观察、X线及Micro-CT检查、组织学和形态学检测等观察骨修复情况,采用SPSS10.0软件包对结果进行单因素方差分析,评价修复效果。结果:当感染复数(MOI)=15时,BMSCs的转染效率最高。免疫荧光检测表明,目的基因在BMSCs细胞核内。体外常氧条件下,HIF-1α能够显著上调BMSCs的成骨和成血管因子的表达,且ALP和钙结节结果表明目的基因可诱导BMSCs骨向分化。体内实验结果显示,8周时,Lenti-WT组和Lenti-MT组对骨缺损的修复作用明显强于Lenti-LacZ组,而Lenti-MT组又优于Lenti-WT组。结论:HIF-1α基因可以显著提高BMSCs成血管和成骨活性。