關(guān)鍵分子促進(jìn)干細(xì)胞生成軟骨
軟骨損傷很難修復(fù)，目前人們一般是通過(guò)手術(shù)，將取自另一處關(guān)節(jié)的組織*到受損區(qū)域。這一過(guò)程會(huì)對(duì)健康軟骨造成損害，而且患者的軟骨會(huì)隨著年齡增大而惡化。
賓夕法尼亞大學(xué)的一項(xiàng)新研究，通過(guò)新型水凝膠系統(tǒng)，利用患者自身的干細(xì)胞生成軟骨，其效果比普通水凝膠更好，文章發(fā)表在美國(guó)國(guó)家*院刊PNAS雜志上。
“我們嘗試開(kāi)發(fā)新方法來(lái)置換受損的軟骨組織，并希望能夠通過(guò)表面置換，來(lái)改善年齡增長(zhǎng)造成的軟骨退化。這項(xiàng)研究就是在尋找，促使干細(xì)胞生成*軟骨的正確環(huán)境，”賓夕法尼亞大學(xué)的副教授Jason Burdick說(shuō)。
Burdick及其同事長(zhǎng)期從事間充質(zhì)干細(xì)胞研究，這是一種位于骨髓中的成體干細(xì)胞，能夠轉(zhuǎn)變成為骨、脂肪或軟骨細(xì)胞。此前，研究團(tuán)隊(duì)曾將間充質(zhì)干細(xì)胞填入水凝膠系統(tǒng)，促使其分化成為脂肪細(xì)胞或骨細(xì)胞。
在體外生成軟骨的*步是啟動(dòng)軟骨生成，或者說(shuō)讓間充質(zhì)干細(xì)胞分化為軟骨細(xì)胞。然后再以此為基礎(chǔ)，生成包含膠原和糖的海綿狀基質(zhì)。雖然成體軟骨細(xì)胞在組織中的密度較低，但在軟骨生成時(shí)期細(xì)胞之間的距離很近，這是體外生成軟骨面臨的一大挑戰(zhàn)。
“軟骨組織工程所用的標(biāo)準(zhǔn)水凝膠會(huì)使細(xì)胞分開(kāi)，”Burdick說(shuō)，“使細(xì)胞喪失相關(guān)信號(hào)和相互作用。由于在軟骨細(xì)胞形成時(shí)，細(xì)胞通過(guò)鈣粘素相互作用，我們利用這一點(diǎn)對(duì)水凝膠系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。”
研究人員用一種多肽模擬鈣粘素，將其結(jié)合在水凝膠系統(tǒng)上。“盡管我們還不了解鈣粘素和軟骨生成的直接關(guān)連，”賓夕法尼亞大學(xué)的副教授Robert Mauck說(shuō)，“但我們知道，在組織形成早期增強(qiáng)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(cè)試上述多肽的效果，研究人員將間充質(zhì)干細(xì)胞填入多種凝膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(huì)阻斷鈣粘素相互作用）。研究人員發(fā)現(xiàn)一周后，多肽凝膠中的細(xì)胞，表現(xiàn)出的軟骨生成標(biāo)志更多。
隨后，研究人員將上述凝膠培養(yǎng)四周，這段時(shí)間足以形成軟骨基質(zhì)。四周后，他們用這些凝膠進(jìn)行功能性測(cè)試（如機(jī)械負(fù)荷），發(fā)現(xiàn)多肽水凝膠的表現(xiàn)更接近天然軟骨。II型膠原和*是軟骨基質(zhì)的組成成分，研究人員對(duì)這些分子進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)多肽凝膠中這些分子也明顯較多。
“這項(xiàng)研究向人們展示，水凝膠中的鈣粘素信號(hào)能夠促進(jìn)軟骨生成，”Burdick說(shuō)。
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