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目的通过基因转染技术,利用HIF-1α基因修饰SD大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs),体外实验检测目的基因调控BMSCs成骨和成血管向分化的作用,并构建HIF-1α介导BMSCs复合PLGA支架材料血管化组织工程骨,通过观察其在大鼠颅骨标准骨缺损中的修复效果,探索目的基因双重调控作用,为将来临床上修复骨缺损提供部分实验依据,奠定一定的理论基础。方法体外分离和培养SD大鼠BMSCs,构建慢病毒载体Lenti-HIF-1α,并用该载体转染BMSCs,在转染后的1~7d镜下观察病毒转染效率和细胞生长状态,确定该载体最佳转染复数MOI值;运用MTT比色分析法检测HIF-1α对BMSCs增殖的影响。在Lenti-HIF-1α转染BMSCs的第1天、第4天、第7天、第14天和第21天提取m RNA,利用RT-PCR检测关键性成血管因子VEGF和成骨因子OCN的表达。将转染目的基因HIF-1α的BMSCs与支架材料PLGA共培养构建复合体,扫描电镜观察BMSCs和转染目的基因HIF-1α后的BMSCs在PLGA支架材料上的附着生长情况及材料的形态。并用上述构建的细胞与支架材料共培养复合体修复SD大鼠颅骨双侧直径5mm的标准骨缺损(n=18),随机分为三组:实验组植入HIF-1α-BMSCs/PLGA复合体(n=6),对照组植入BMSCs/PLGA复合体(n=6),材料组仅植入PLGA支架材料(n=6)。术后8周处死大鼠并取材,分别行大体观察、X线片检查和HE染色观察大鼠颅骨缺损区骨修复效果。收集的实验数据均以均数±标准差表示,使用SPSS 16.0统计软件进行方差分析,当P<0.05时,为差异具有统计学意义。结果普通显微镜下可见BMSCs呈贴壁生长,细胞形态呈长梭形或多角形,旋涡状生长。当感染复数(MOI)=12时,Lenti-HIF-1α转染BMSCs的效率最高,并且在病毒转染后的第7天,镜下观察病毒转染效率达80%以上,MTT比色分析法检测结果显示HIF-1α对细胞的增殖无显著影响(P>0.05);RT-PCR结果显示,与单纯BMSCs相比,Lenti-HIF-1α转染BMSCs后的第4天、第7天、第14天和第21天,可明显促进成血管因子VEGF的表达,目的基因转染后的第7天、第14天和第21天,能明显促进成骨因子OCN的表达(P<0.05)。扫描电镜结果显示单纯BMSCs及转染目的基因HIF-1α后的BMSCs均可于支架材料PLGA的表面附着生长,且PLGA支架材料呈三维立体多孔状结构。SD大鼠颅骨标准骨缺损的修复效果通过大体观察、X线片检查和HE染色均显示实验组缺损区新骨形成量明显多于对照组及材料组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论以慢病毒为载体的HIF-1α能够成功转染至BMSCs中,并持续上调BMSCs中成骨、成血管因子的表达。体外实验证明HIF-1α能够显著促进BMSCs向成骨和成血管方向分化。体内研究表明HIF-1α能够介导BMSCs促进骨组织形成,PLGA是理想的支架材料之一,用其构建的血管化工程骨能够有效修复骨缺损。