許多人都經歷過處理腰痛的斗爭。這種疼痛的一個常見原因是椎間盤 (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 退化會導致更嚴重的情況，例如脊柱畸形。在最近發(fā)表在Biomaterials上的一篇文章中，由大阪大學和京都大學的研究人員領導的一個團隊證明，使用源自人類干細胞的軟骨組織可以幫助防止 IVD 退化導致功能喪失。
人們認為，IVD 起源于髓核(NP)，其由產生周圍細胞??外基質 (ECM) 的 NP 細胞組成。ECM 營造了一個支持 NP 細胞的環(huán)境，也有助于賦予 NP 機械彈性。以前關于利用有助于產生 ECM 的天然可行 NP 細胞的治療方法的工作一直很有希望，但這些恢復性效果在這些細胞不再存在的退化晚期會丟失。因此，大阪大學和京都大學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 所需的細胞。
“NP 的 ECM 是一個膠原網絡，可作為其他重要蛋白質的支架。有趣的是，這種成分類似于關節(jié)軟骨的 ECM，”該研究的主要作者 Takashi Kamatani 說。“因此，我們假設可以產生和支持軟骨的細胞類型可用于治療 IVD 退化。”
研究人員使用了可以變成不同細胞類型的誘導多能干細胞(iPSC)，因為它們沒有天然 NP 細胞的生長和分裂限制。此外，它們可以被誘導成為軟骨細胞，這是產生和維持軟骨的細胞。這種方法已成功用于在植入某些關節(jié)軟骨缺損的動物體內時產生修復組織。在這里，他們開發(fā)了人類 iPSC 衍生的軟骨組織 (hiPS-Cart)，用于植入實驗大鼠體內，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防。我們還評估了力學，發(fā)現(xiàn) hiPS-Cart 能夠將這些特性恢復到在對照大鼠中觀察到的相似水平。”
該團隊還在植入六周后檢查了 hiPS-Cart 的基因表達譜。他們發(fā)現(xiàn)與軟骨細胞樣 NP 細胞而非其他 NP 細胞類型(稱為脊索)一致的特征。這表明僅這些軟骨細胞樣細胞就足以恢復 NP 功能。
“我們的研究結果為使用這種 hiPS-Cart 系統(tǒng)開發(fā)人類 IVD 治療提供了強有力的支持，”Kamatani 說。
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