'诱导'干细胞形成新的骨组织


时间:2019-01-10 12:54:09  次浏览 )

  新的研究已经确定了一种可能的方法来操纵某些干细胞来产生新的骨组织。这项调查的结果可以极大地改善骨骼损伤或骨质疏松症等疾病患者的预后。

干细胞是未分化的细胞,具有专门化和承担任何功能的潜力。

最近的许多研究都集中在如何最好地将干细胞用于治疗目的。研究人员特别感兴趣的是如何操纵它们以创造新的组织,可以成功地替换受损的细胞组或不再起作用的细胞组。

在马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学医学院的一项新研究中,Aaron James博士和他的团队研究了允许某些类型的干细胞(称为“ 血管周围干细胞 ”)形成新的机制。骨组织。

这些干细胞倾向于变成脂肪组织或骨组织。到目前为止,尚不清楚究竟是什么决定了他们的命运。

 

我们的骨骼中有一小部分干细胞可以用于创造新的骨骼。如果我们能够诱导这些细胞进入骨骼细胞的命运并远离脂肪,那么这将是我们促进骨骼健康和愈合能力的重大进步。 “

Aaron James博士

研究人员在大鼠模型和人类细胞培养中进行了研究,并在“ 科学报告 ”杂志上报告了他们的发现。
 

驱动细胞命运的蛋白质

詹姆斯博士以前的研究表明,一种叫做WISP-1的特定信号蛋白可能通过“告诉”他们是否形成脂肪或骨组织来驱动血管周围干细胞的命运。

在目前的研究中,研究人员试图证明WISP-1在确定干细胞命运中的作用是通过遗传修饰一组人类干细胞来阻止它们产生这种蛋白质。

当他们将工程化干细胞中的基因活性与仍然产生WISP-1的细胞中的基因活性进行比较时,研究人员证实该蛋白质起了重要作用。在没有WISP-1的细胞中,负责脂肪形成的四个基因的活性水平比继续产生WISP-1的细胞高50-200%。

 

这也表明该信号蛋白的正确剂量可以驱使干细胞形成骨组织而不是脂肪组织。

正如预期的那样,当研究人员随后修改干细胞以增加WISP-1的产生时,他们注意到刺激骨组织生长的三个基因的活性比具有正常信号蛋白水平的干细胞的活性高两倍。

同时,刺激脂肪组织生长的基因(如过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG))的活性在WISP-1加强的干细胞中降低42%,并且这种降低有利于确定骨组织生长的基因。
 

干细胞干预显示出希望

在研究的下一阶段,科学家使用大鼠模型来确定WISP-1是否可以促进脊柱融合中的骨愈合,这是一种需要连接两个或多个椎骨(脊柱骨骼)以形成单个骨骼的医疗干预。

脊柱融合的治疗用途在影响脊柱的各种病症(例如脊柱侧凸)的背景下改善背部疼痛或脊柱稳定性。
 

通常,“这样的手术需要大量的新骨细胞,”James博士解释说。“如果我们可以在融合部位指导骨细胞的产生,我们可以帮助患者更快恢复,并降低并发症的风险,”他指出。

在目前的研究中,研究人员将具有活性WISP-1的人类干细胞注入大鼠体内。他们在椎骨之间进行了这项工作,这些椎骨将作为融合手术的一部分而加入。

4周后,詹姆斯博士和他的团队发现这些动物的脊柱组织中仍然显示出高水平的WISP-1。此外,新的骨组织已经在正确的位置形成,使椎骨变得“焊接”。
 

相反,接受相同手术干预但没有WISP-1加强的大鼠在同一时期没有出现任何椎骨融合。

“我们希望我们的研究结果将促进细胞疗法的发展,以促进像这样的手术后的骨形成,以及其他骨骼损伤和疾病,如骨折和骨质疏松症,”詹姆斯博士宣称。

在未来,研究团队还旨在找出减少干细胞中WISP-1水平是否会导致它们形成脂肪组织,这有助于促进伤口愈合更快。
 

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