許多人都經(jīng)歷過處理腰痛的斗爭(zhēng)。這種疼痛的一個(gè)常見原因是椎間盤 (IVD) 的退化，椎間盤位于椎骨之間，有助于賦予脊柱靈活性。因此，IVD 退化會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的情況，例如脊柱畸形。在最近發(fā)表在Biomaterials上的一篇文章中，由大阪大學(xué)和京都大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)證明，使用源自人類干細(xì)胞的軟骨組織可以幫助防止 IVD 退化導(dǎo)致功能喪失。
人們認(rèn)為，IVD 起源于髓核(NP)，其由產(chǎn)生周圍細(xì)胞??外基質(zhì) (ECM) 的 NP 細(xì)胞組成。ECM 營造了一個(gè)支持 NP 細(xì)胞的環(huán)境，也有助于賦予 NP 機(jī)械彈性。以前關(guān)于利用有助于產(chǎn)生 ECM 的天然可行 NP 細(xì)胞的治療方法的工作一直很有希望，但這些恢復(fù)性效果在這些細(xì)胞不再存在的退化晚期會(huì)丟失。因此，大阪大學(xué)和京都大學(xué)小組旨在建立一種組織工程植入物，其中包含在 NP 中創(chuàng)建和維持 ECM 所需的細(xì)胞。
“NP 的 ECM 是一個(gè)膠原網(wǎng)絡(luò)，可作為其他重要蛋白質(zhì)的支架。有趣的是，這種成分類似于關(guān)節(jié)軟骨的 ECM，”該研究的主要作者 Takashi Kamatani 說。“因此，我們假設(shè)可以產(chǎn)生和支持軟骨的細(xì)胞類型可用于治療 IVD 退化。”
研究人員使用了可以變成不同細(xì)胞類型的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)，因?yàn)樗鼈儧]有天然 NP 細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂限制。此外，它們可以被誘導(dǎo)成為軟骨細(xì)胞，這是產(chǎn)生和維持軟骨的細(xì)胞。這種方法已成功用于在植入某些關(guān)節(jié)軟骨缺損的動(dòng)物體內(nèi)時(shí)產(chǎn)生修復(fù)組織。在這里，他們開發(fā)了人類 iPSC 衍生的軟骨組織 (hiPS-Cart)，用于植入實(shí)驗(yàn)大鼠體內(nèi)，這些大鼠將 NP 從 IVD 中移除，作為 IVD 退化的模型。
“植入這些大鼠的 hiPS-Cart 能夠存活和維持，”資深作者 Noriyuki Tsumaki 解釋說。“IVD 和椎骨退化得到了預(yù)防。我們還評(píng)估了力學(xué)，發(fā)現(xiàn) hiPS-Cart 能夠?qū)⑦@些特性恢復(fù)到在對(duì)照大鼠中觀察到的相似水平。”
該團(tuán)隊(duì)還在植入六周后檢查了 hiPS-Cart 的基因表達(dá)譜。他們發(fā)現(xiàn)與軟骨細(xì)胞樣 NP 細(xì)胞而非其他 NP 細(xì)胞類型(稱為脊索)一致的特征。這表明僅這些軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞就足以恢復(fù) NP 功能。
“我們的研究結(jié)果為使用這種 hiPS-Cart 系統(tǒng)開發(fā)人類 IVD 治療提供了強(qiáng)有力的支持，”Kamatani 說。
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