受伤软骨一个月接近完全结构恢复! 《NSR》:用



受伤软骨一个月接近完全结构恢复! 《NSR》:用于软骨再生的可注射干细胞组件

2022-04-18 17:47 来源: 茵冠生物

原标题:受伤软骨一个月接近完全结构恢复! 《NSR》:用于软骨再生的可注射干细胞组件

导读:

软骨损伤通常是毁灭性的。由于软骨组织固有的低再生能力,大多数软骨损伤都无法治愈,软骨损伤导致的严重的关节炎令患者痛苦不堪。

学界对关节软骨修复的探索从未停止,近年来应用干细胞进行关节软骨缺损治疗的研究取得了积极的成果。然而实现干细胞疗法的治疗潜力之前,仍有一些关键的障碍需要克服。

3D干细胞培养系统的兴起引发了发育生物学,疾病建模和再生医学的一系列突破。

在正常的关节中,软骨能够提供一个光滑而有弹性的缓冲垫,吸收骨头受到的震动和冲击。

然而,成年的软骨几乎没有再生潜力,在受伤、因疾病被破坏、或是随年龄增长而磨损以后,久而久之就会导致骨头之间直接相互摩擦,引起疼痛和炎症,最终导致关节的广泛退变,丧失关节运动能力。

受伤软骨一个月接近完全结构恢复! 《NSR》:用

正常膝关节和软骨损伤导致膝关节骨关节炎对比/图源网络

目前医生治疗严重关节炎的常规方式为关节置换手术。

但关节置换的侵入性很强,而且人工关节寿命有限(约10-15年),因此很多患者只有在关节炎发作或是实在难以忍受长期疼痛之后才不得不选择置换手术。

干细胞,是一类具有自我更新、多向分化能力的原始细胞,可以分化产生包括软骨细胞在内的不同类型的组织器官细胞。

干细胞移植进人体内不但可以分泌营养因子减少软骨损伤部位的炎症,还能分化成软骨细胞以进行关节功能恢复。

因此干细胞疗法能从细胞根源促进关节软骨的再生,在早期实现软骨缺损的逆转修复,避免疾病进展导致的严重关节炎。

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干细胞治疗软骨损伤基本原理/图源网络

更为关键的是:研究表明,间充质干细胞具有低免疫原性(low-immunogenicity),而且有免疫豁免(Immune privilege)的特性。

所谓免疫原性,是指刺激特定的免疫细胞,使免疫细胞活化、增殖、分化,最终产生免疫应答的抗原的能力。

而不表达白细胞抗原HLA-DR的间充质干细胞在进入宿主后能避免同种异体反应性T细胞的识别。因此异体使用间充质干细胞,基本不会引起宿主的免疫排斥反应,是一种安全的移植方法

不过,在实现干细胞疗法的治疗潜力之前,仍有一些关键的障碍需要克服。

目前,对体内干细胞软骨分化的有限控制通常导致软骨再生难以达到预期结果,此外,由于氧化应激和炎症在损伤部位的微环境中普遍存在,干细胞在注射后经常发生细胞凋亡。

在这方面,基于干细胞的组织工程方法显示出在早期阶段快速恢复受损软骨组织的巨大潜力。

但传统组织工程方法也存在几个障碍,例如,改善体外干细胞软骨生成的微孔支架通常不可注射,需要侵入性手术植入;基于水凝胶的干细胞移植物虽然可注射,但基于水凝胶的干细胞培养可能会影响细胞间相互作用和3D细胞缩合。

因此,传统的组织工程方法没有能够利用干细胞的全部治疗潜力来治疗软骨损伤,我们迫切需要推进移植策略,以实现干细胞的高存活率和体内有效的软骨生成分化。

今年2月,张秋玉教授(西北工业大学)、李基文教授(罗格斯大学)和梁康教授(第四军医大学口腔医学院)主持建立了一种可注射的混合无机(IHI)纳米框架模板干细胞组件,并将其应用于一定范围大小的软骨缺陷的再生。相关研究论文发表在《National Science Review》。

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他们开发了用于高级3D干细胞培养和植入的3D 混合无机(IHI)纳米框架模板干细胞组装系统。

该支架通过将「干细胞」快速组装成具有可控细胞间相互作用的「可注射3D组织结构」来改善干细胞的存活和软骨分化能够在短期和长期内实现软骨缺陷的加速修复,快速组织重建和功能恢复。




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