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干细胞具有自我更新能力和高度增殖以及多向分化的潜能，它的各种功能细胞的生成以及调控依赖于各种微环境、细胞生长因子、基质细胞、细胞外基质等多种因素的相互作用与平衡。对干细胞功能的研究涉及细胞的增殖、分化、发育、成熟、迁移、定居、衰老、凋亡、癌变等生命科学中的许多基本问题。
干细胞除了具有重要的研究价值，还有广泛的应用前景，特别在细胞治疗和组织工程的研究中有重要的临床应用价值。本研究分别对骨髓基质细胞（marrowstromal cell，MSC）的分离、培养和分化技术的建立进行了初步的探讨。建立了MSC成骨细胞骨髓培养的新方法，此法具有培养时间缩短、污染机会减少、工作效率提高等优点，并且有助于MSC分化和增殖为具有良好功能特性的成骨细胞。证实了三维多孔纳米－羟基磷灰石是可利用的支架材料，用MSC作为种子细胞，三维多孔纳米－羟基磷灰石作为支架构建用于临床修复骨缺损的组织工程化骨组织。建立了诱导大鼠MSC分化为神经细胞的新方法，用全反式维甲酸（retinoic acid，RA）诱导大部分MSC分化为具有良好功能结构和特性的成熟神经细胞，证实MSC作为新的细胞来源治疗中枢神经系统损伤和疾病有着重要的应用前景。成功将MSC扩增后植入帕金森病（Parkinson disease，PD）鼠的纹状体内，并观察其在患鼠脑内的生存、分化、迁移等变化。证实在这种PD脑的微环境中，MSC也能向脑的许多部位进行迁移，特别是向双侧的纹状体和黑质迁移，并分化为星形胶质细胞，为研究和治疗帕金森病提供新的思路和新的方法。
1、体外培养大鼠MSC分化为成骨细胞新方法的建立和鉴定
建立分离和培养大鼠MSC的新方法，并用活细胞形态学观察、HE染色、组织化学和放射免疫测定等技术，观察培养细胞的细胞形态、碱性磷酸酶的活性、骨钙素的分泌情况。实验结果显示改进后的成骨细胞骨髓培养法具有培养时间缩短、污染机会减少、工作效率提高等优点，并且有助于MSC分化和增殖为具有良好功能特性的成骨细胞。
2、大鼠MSC接种于纳米一羟基磷灰石构建组织工程骨组织的研究
探讨用MSC作为种子细胞，三维多孔纳米一羟基磷灰石为支架材料构建组织工程骨组织的可行性。在建立诱导大鼠MSC分化为成骨细胞的新的骨髓培养法的基础上，将诱导分化形成的成骨细胞，接种于三维多孔纳米一羟基磷灰石多孔支架中，通过扫描电镜观察诱导分化的成骨细胞与三维多孔纳米一羟基磷灰石支架材料的复合情况。结果显示新的骨髓培养法可使大鼠MSC分化和增殖为具有良好功能特性的成骨细胞。三维多孔纳米一羟基磷灰石是可利用的支架材料。用MSC作为种子细胞，三维多孔纳米一羟基磷灰石作为支架构建组织工程骨组织有很多优点，具有广阔的应用前景。
3、体外诱导大鼠MSC分化为神经细胞新方法的建立
建立诱导大鼠MSC分化为神经细胞的新方法，为在临床应用MSC作为新的细胞来源治疗中枢神经系统损伤和疾病提供了理论和实验依据。分离和培养MSC后，应用RA诱导MSC分化为神经细胞，并用活细胞形态学观察、HE染色、扫描电子显微镜和免疫组织化学等技术进行观察和鉴定。大鼠MSC经此法诱导培养后，呈现出典型的神经样细胞的形态学特征，细胞没有出现收缩和聚集等毒性反应，而且与远处细胞形成明显的突触样结构，并通过突触样结构相互连接成网状，免疫细胞化学染色显示神经原纤维（neurofibril,NF）阳性反应。扫描电镜观察，可见细胞与细胞之间形成的轴一轴突触样结构和轴一树突触样结构，以及在新生的细胞胞体上形成的早期的树突样结构，末梢开始分支。传代后的神经样细胞增殖已经不明显，但仍然伸出较长的突起依靠生长锥的阿米巴运动，按一定方向，沿一定的路线，在基质上爬行生长，向它所选择的神经元或细胞延伸。用RA诱导70天后，在细胞的胞体和树突内出现大量的神经元特征性结构一尼氏体，在轴丘和轴突内没有尼氏体的存在，符合正常成熟神经元内尼氏体的分布规律，说明细胞已有合成与产生神经递质有关的蛋白质和酶的能力。这些结果表明我们使用的方法能使RA诱导大部分MSC分化为具有良好功能结构和特性的成熟神经细胞，MSC作为新的细胞来源治疗中枢神经系统损伤和疾病有着重要
的应用丽景。
4、MSC脑内移植治疗帕金森病的研究
将MSC扩增后植入PD鼠的纹状体内，观察其在患鼠脑内的生存、分化、迁移等变化，以期为研究和治疗PD提供新的思路和新的方法。首先建立PD鼠的动物模型，提取PD鼠的骨髓，并进行培养，分离和扩增，得到大量MSC，在用BrdUrd标记后，立即进行同种同体脑移植，移植后PD鼠存活20天到3个月后处死。取PD鼠脑组织，用BrdUrd抗体进行免疫荧光检测，用胶质原纤维酸性蛋白特异抗体和神经原纤维抗体进行双重免疫组织化学检测，检测移植入纹状体中的供体细胞的存活、迁移情况和是否分化为星形胶质细胞和神经细胞。结果显示：植入的MSC能向脑的许多部位进行迁移，特别是向双侧的纹状体和黑质迁移。在核BrdUrd染色阳性的细胞的胞浆中可见到胶质原纤维酸性蛋白棕色的阳性产物，但是极少观察到神经原纤维的阳性产物。因此，在这种PD脑的微环境中，MSC也能向脑的所有部位进行迁移，并分化为星形胶质细胞，但是否可以分化为神经细胞，尚有待于进一步研究。