骨髓间充质干细胞:破解大骨缺损再生之谜!

间充质干细胞、免疫细胞、外泌体源头实验室
在生活中,我们或许都曾经历过骨折的痛苦。对于大多数骨折,人体有着惊人的自我修复能力,能够将断裂的骨头重新连接起来。然而,当面临大型骨缺损,如严重的创伤、感染或肿瘤手术,这种自愈能力就显得捉襟见肘。传统的解决方案,如骨移植手术,虽然能够填补骨缺损,但并非完美,存在许多问题。那么,有没有一种新的方法,能够帮助我们更好地治疗这些难以愈合的骨折和大骨缺损呢?
骨髓间充质干细胞:破解大骨缺损再生之谜!
3月22日《科学转化医学》发表的柏林健康研究所(BIH)和萨尔茨堡帕拉塞尔苏斯医科大学(PMU)的研究人员,以Sven Geissler和Dirk Strunk教授为首的文章,给出了肯定的答案。他们的研究表明,骨髓间充质干细胞(BMSCs)可以再生大型骨骼损伤并形成新的矿化组织。这一发现为治疗难以愈合的骨折和大骨缺损提供了新的可能。

骨髓间充质干细胞:破解大骨缺损再生之谜!

▲MSC来源软骨类器官移植后28天,小鼠临界大小股骨骨折状态

研究团队使用了一种临床模型——股骨缺损临界值的小鼠。他们将骨髓来源的MSCs分化所得的功能性肥厚软骨盘直接移植到骨折间隙中,以桥接骨损伤。令人惊讶的是,从缺损到骨折完全愈合,整个治疗过程只用了4周。这意味着,来源于骨髓的MSCs具有形成功能性软骨的能力,并积极地控制愈合过程和组织矿化。

这项研究的结论是,骨髓间充质干细胞(BMSCs)可以再生大型骨骼损伤并形成新的矿化组织,为治疗难以愈合的骨折和大骨缺损提供了新的可能。这一发现为我们打开了一个全新的视野,让我们看到了骨骼再生的无限可能。

骨髓间充质干细胞:破解大骨缺损再生之谜!

补充内容:在此次研究中,为了确定合适的细胞来源及效用,研究者横向对比了骨髓、脂肪、脐带等组织来源的MSCs形成功能性软骨的能力。尽管所有类型的MSCs都可以表达与软骨内骨化相关的转录因子,但只有骨髓来源的MSCs在体外形成软骨盘。

骨髓间充质干细胞:破解大骨缺损再生之谜!▲通过三维软骨形成软骨类器官样椎间盘

Dirk Strunk教授指出,这项研究为选择合适的细胞来治疗难以愈合的骨折做出了重要的贡献。同时关于组织特异性增强子特征的信息也可能有助于改进其他基于细胞的疗法。这意味着,这项研究不仅有助于骨骼再生,也可能对其他需要细胞治疗的疾病有所帮助。

研究人员在文章中还描述了一种新的表观遗传景观,一种控制软骨分化转录网络的潜在分子机制。表观遗传是指不改变DNA序列,但会影响基因表达的一种机制。在这里,表观遗传景观涉及到细胞DNA中的增强子,这是一种可以放大基因表达的元素。研究者发现,这种增强子景观支持着间充质干细胞的再生潜能,并调节着骨骼愈合。

骨髓间充质干细胞:破解大骨缺损再生之谜!

▲体外工程化MSC来源软骨椎间盘治疗小鼠临界大小股骨骨折的成像质谱分析

Sven Geissler和Dirk Strunk领导的研究人员正在进一步开发这种新方法,期望将其转化为骨科和创伤手术中大骨缺损的治疗选择。这意味着,这项研究的成果有可能在未来被应用到临床实践中,为患者提供更好的治疗方案。

小编乱想:这项研究的发现,不仅为我们提供了治疗难以愈合的骨折和大骨缺损的新方法,也让我们对人体的自我修复能力有了更深的理解。在未来,我们可能不再需要进行骨移植手术,而是通过利用我们自身的干细胞,实现骨骼的自我再生。那么是否能结合俄罗斯谢切诺夫莫斯科第一国立医科大学的3D打印技术或遵义医科大学何志旭团队3D打印技术,来实现器官按需打印?或许一天各种“小器官”就如现在的心脏支架一样,随时可以被送到医院的手术室。

名词解释:

1. 骨髓间充质干细胞(BMSCs):这是一种干细胞,广泛分布于人体的骨髓、脂肪和牙髓中,具有分化为成骨细胞、脂肪细胞或软骨细胞的潜能。

2. 股骨缺损临界值:这是一种用于模拟非愈合骨折的临床模型,通常用于研究骨骼再生的方法。

3. 功能性肥厚软骨盘:这是来源于骨髓的MSCs分化所得的一种结构,可以直接移植到骨折间隙中,以桥接骨损伤。

4. 持续的皮质骨桥接:这是一种骨骼愈合的现象,表明骨髓来源的MSCs具有积极地控制愈合过程和组织矿化的能力。

5.形成新的矿化组织:是指在骨骼损伤或缺损的地方,新的骨骼组织开始生成并矿化的过程。这个过程是骨骼再生和修复的关键部分,因为它使新生成的骨骼组织具有了骨骼的基本功能,包括支撑身体、保护内脏、提供肌肉附着点、储存矿物质和参与血液生成等。

参考文献:DOI: 10.1126/scitranslmed.abm7477

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