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關鍵分子促進干細胞生成軟骨

閱讀:343發布時間:2013-6-8

 

關鍵分子促進干細胞生成軟骨
軟骨損傷很難修復,目前人們一般是通過手術,將取自另一處關節的組織*到受損區域。這一過程會對健康軟骨造成損害,而且患者的軟骨會隨著年齡增大而惡化。
賓夕法尼亞大學的一項新研究,通過新型水凝膠系統,利用患者自身的干細胞生成軟骨,其效果比普通水凝膠更好,文章發表在美國國家*院刊PNAS雜志上。
“我們嘗試開發新方法來置換受損的軟骨組織,并希望能夠通過表面置換,來改善年齡增長造成的軟骨退化。這項研究就是在尋找,促使干細胞生成*軟骨的正確環境,”賓夕法尼亞大學的副教授Jason Burdick說。
Burdick及其同事長期從事間充質干細胞研究,這是一種位于骨髓中的成體干細胞,能夠轉變成為骨、脂肪或軟骨細胞。此前,研究團隊曾將間充質干細胞填入水凝膠系統,促使其分化成為脂肪細胞或骨細胞。
在體外生成軟骨的*步是啟動軟骨生成,或者說讓間充質干細胞分化為軟骨細胞。然后再以此為基礎,生成包含膠原和糖的海綿狀基質。雖然成體軟骨細胞在組織中的密度較低,但在軟骨生成時期細胞之間的距離很近,這是體外生成軟骨面臨的一大挑戰。
“軟骨組織工程所用的標準水凝膠會使細胞分開,”Burdick說,“使細胞喪失相關信號和相互作用。由于在軟骨細胞形成時,細胞通過鈣粘素相互作用,我們利用這一點對水凝膠系統進行了改進。”
研究人員用一種多肽模擬鈣粘素,將其結合在水凝膠系統上。“盡管我們還不了解鈣粘素和軟骨生成的直接關連,”賓夕法尼亞大學的副教授Robert Mauck說,“但我們知道,在組織形成早期增強鈣粘素相互作用,能生成更多的軟骨。如果阻斷鈣粘素,軟骨形成量就很少。”
為了測試上述多肽的效果,研究人員將間充質干細胞填入多種凝膠進行實驗,包括不含多肽的普通水凝膠、含多肽的水凝膠、含多肽和抗體的水凝膠(抗體會阻斷鈣粘素相互作用)。研究人員發現一周后,多肽凝膠中的細胞,表現出的軟骨生成標志更多。
隨后,研究人員將上述凝膠培養四周,這段時間足以形成軟骨基質。四周后,他們用這些凝膠進行功能性測試(如機械負荷),發現多肽水凝膠的表現更接近天然軟骨。II型膠原和*是軟骨基質的組成成分,研究人員對這些分子進行染色,發現多肽凝膠中這些分子也明顯較多。
“這項研究向人們展示,水凝膠中的鈣粘素信號能夠促進軟骨生成,”Burdick說。

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