從干細(xì)胞到創(chuàng)造穩(wěn)定軟骨

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來源：生物通

2018-04-18

巴塞爾大學(xué)和大學(xué)附屬醫(yī)院的研究人員通過誘導(dǎo)胚胎軟骨形成過程中出現(xiàn)的特異分子進(jìn)程，用骨髓來源的成體干細(xì)胞生產(chǎn)出了穩(wěn)定的關(guān)節(jié)軟骨。這項最新研究發(fā)表于《PNAS》。

骨髓間充質(zhì)干/基質(zhì)細(xì)胞在體內(nèi)發(fā)育8周后：抑制BMP信號通路導(dǎo)致穩(wěn)定的軟骨組織（左，紅色染色）；對照組顯示骨組織發(fā)育（右，綠色染色）

成人的骨髓間充質(zhì)干/基質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是骨組織再生的理想細(xì)胞。這些成體干細(xì)胞通常先發(fā)育為軟骨組織，隨后被自然重塑為成骨組織。因此，利用干細(xì)胞誘導(dǎo)分化的軟骨細(xì)胞總會自發(fā)地變成所謂的“肥厚（hypertrophic）”狀態(tài)，最終轉(zhuǎn)化為骨組織，這個過程類似骨折后暫時形成的軟骨組織。

抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

生物醫(yī)學(xué)系Ivan Martin課題組現(xiàn)在已經(jīng)證明，控制關(guān)節(jié)軟骨胚胎發(fā)育過程中的特定分子事件，可以從成人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)出穩(wěn)定的軟骨組織。巴塞爾大學(xué)團(tuán)隊與諾華生物醫(yī)學(xué)研究院經(jīng)過多年合作，終于研制出了抑制骨形態(tài)發(fā)生蛋白（Bone Morphogenetic Protein，BMP）信號通路的抑制劑。

具體來說，科學(xué)家們在特殊的裝置中（微流體平臺）研究了兩個高度特異的BMP受體抑制劑，這項與米蘭理工大學(xué)合作開發(fā)的新技術(shù)使研究人員得以發(fā)現(xiàn)特定BMP受體的暫時阻斷也足以維持實驗室模型和小鼠模型中穩(wěn)定軟骨組織形成。

胚胎軟骨形成模型

這項結(jié)果為關(guān)節(jié)軟骨再生和建立干細(xì)胞軟骨發(fā)育生理學(xué)及可能的病理學(xué)模型開辟了新的視角。“重要的是，我們通過模仿胚胎軟骨形成過程中所發(fā)生的分子進(jìn)程獲得了這些見解，”Ivan Martin說。“這證實了‘發(fā)育工程學(xué)’的重要作用，即模仿自然過程來操縱成體干細(xì)胞和祖細(xì)胞的發(fā)育和規(guī)格。”t human mesenchymal stromal cells toward stable chondrogenesis

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