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干细胞是维持组织器官正常再生能力的重要基础,在组织器官创伤缺损中干细胞通过分化促进其再生修复。我们通过研究Wnt通路及相关microRNA对骨髓MSC与局部组织特异性MSC的增殖、分化的调控作用,阐明中细胞的信号分子传递、microRNA以及不同的基因对MSC成骨的分子调控机制。同时,系统观察了MSC应用于局部组织缺损再生修复以及系统性组织衰老中的组织再生修复。首先,利用发育生物学中细胞凝聚在形态发生中的重要性,建立了细胞凝聚体(cell aggregate,CA)技术,通过CA技术可以制备膜片或团块组织,这一CA细胞工程技术能够最大限度地维持细胞间的正常连接,保持细胞外基质的完整性,克服再生环境中基质成分变化的问题。由于是通过细胞自身分泌的细胞外基质形成内源性支架,这种多层膜片不仅增强了强度,而且使细胞与细胞间、细胞与胞外基质间的交互作用和信息传递更充分,更有利于组织再生。我们在世界上首次将基于CA干细胞的治疗应用于牙周缺损及牙髓再生的治疗,同时开展了国际上首个CA颅骨缺损的治疗。建立了干细胞膜片的质量管理体系及临床标准操作规范。衰老是一个全身不同组织器官的退行性改变过程,骨髓MSC处于一个独特的微环境内,但是,骨衰老过程中这些微环境成分如何改变,其改变对于MSCs功能异常的作用及调控机制尚不清楚。我们基于多个骨衰老和骨质疏松动物模型,发现了炎性因子水平伴随着衰老的加重而增加。通过体内体外功能验证表明,特定的炎性因子,对于MSCs的生物学行为及调控骨代谢平衡的功能具有显著的抑制作用。提出了炎症通过转录后调控对于骨稳态平衡和骨衰老发生发展的重要性。同时,我们发现炎症因子通过抑制MSCs表达FasL,减少破骨细胞的凋亡而破坏成骨-破骨平衡。此外,我们通过特异性的抗体或者抗炎小分子化合物体内改善了MSCs的成骨分化和成骨破骨平衡,明显的改善衰老及雌激素缺乏所致的骨量下降,为通过抗炎药物治疗骨质疏松提供了实验基础。在上述研究基础上,进一步证明了MSC可以预防和治疗骨质疏松。同时,利用CA技术可以修复骨质疏松导致的骨折愈合。