研究人员发现关节软骨再生的方法

斯坦福大学医学院的研究人员发现了一种再生,在小鼠和人类组织,在关节软骨垫的发现。

失去这名滑和减震组织层,称为关节软骨,负责许多情况下关节痛和关节炎的折磨超过5500万美国人。近1/4的美国成年人患有关节炎,和更多的是受到关节疼痛和炎症。

斯坦福大学的研究人员发现如何再生关节软骨首先导致轻微损伤关节组织,然后利用化学信号引导的增长骨骼干细胞损伤愈合。这项工作是8月17日发表在《自然医学》杂志上。

“成年软骨再生潜力几乎为零,所以一旦受伤或消失了,我们能做的对病人非常有限,”外科助理教授查尔斯·K.F. Chan表示,博士学位。“这是非常可喜的找到一个方法来帮助身体组织再生这一重要。”

斯坦福大学的工作建立在先前的研究,导致骨骼干细胞隔离,一个自我更新的细胞,也负责生产的骨、软骨和一种特殊类型的细胞,帮助血液细胞在骨髓中发展。这项新的研究,就像先前发现的老鼠和人类骨骼干细胞,大多是在陈的实验室和教授进行手术迈克尔•Longaker MD。

关节软骨是一个复杂的和专门的组织提供一个光滑的和有弹性的骨头的关节之间的缓冲。当这个软骨受到创伤、疾病或只是稀释随着年龄的增长,骨骼可以直接相互摩擦,造成疼痛和炎症,最终导致关节炎。

受损的软骨可以通过一种称为微裂缝的技术,在小孔钻在一个联合的表面。微裂缝的技术提示身体创建新的组织联合,但是新的软骨组织不是很像。

“微裂缝导致所谓的纤维软骨,其实更像比天然软骨,疤痕组织“Chan表示。“它涵盖了骨头,总比没有好,但它没有天然软骨的弹性和弹性,它往往会迅速地降低相对。”

最近的研究,在某种程度上,通过外科医生的工作马修·墨菲博士,斯坦福大学客座研究员,他现在是曼彻斯特大学的。“我从来没有觉得有人真正理解微裂缝是如何运作的,”墨菲说。“我意识到理解这个过程的唯一方法是看微裂缝后干细胞在做什么。”墨菲是该论文的第一作者。陈和Longaker是文章的第二作者。

Chan说,很长一段时间,人们认为成人软骨组织没有损伤后再生,因为没有多少骨骼干细胞可以被激活。工作在一个小鼠模型,研究小组证明,微裂缝并激活骨骼干细胞。留给自己的设备,然而,这些激活的骨骼干细胞再生纤维软骨关节。

但是如果微裂缝后的愈合过程可以驶向软骨和远离纤维软骨的发展?研究者们知道当骨骼发展,软骨细胞必须先经历一个阶段之前变成骨头。他们的想法可能会鼓励骨骼干细胞联合开始沿着一条路径朝着骨头,但阻止软骨阶段的过程。

研究人员使用一个强大的分子称为骨形成蛋白2 (BMP2)启动后骨形成微裂缝,然后停止的过程中途分子阻止了骨形成的另一个重要的信号分子,叫做血管内皮生长因子(VEGF)。

“我们最终软骨,是由同样的细胞与天然软骨相似的力学性能,不同于我们通常得到的纤维软骨,”成龙说。“这也恢复了流动骨关节炎的老鼠和显著减少他们的痛苦。”

作为证据的原则,这也可能在人类工作,研究人员转移到人体组织成老鼠繁殖不反对组织,并能够证明人类骨骼干细胞可以驶向骨骼发育,但停在软骨阶段。

下一阶段的研究是进行类似的实验在更大的动物开始人体临床试验。墨菲指出,因为困难的使用非常小的鼠标关节,可能会有一些改善系统他们可以进入相对较大的关节。

第一个人类临床试验可能是关节炎的人在他们的手指和脚趾。“我们可能开始与小关节,如果这是我们将较大的关节如膝,”墨菲说。“现在,最常见的手术之一,手指是骨关节炎的底部的拇指了。在这种情况下我们可以试一试这个拯救联合,如果它不工作我们只是取出骨头。改进,有很大的潜力,不利的一面是,我们会回到以前的地方。”

Longaker指出,他们的发现的一个优点是,一个潜在的治疗的主要组件被FDA批准作为安全有效。“BMP2已经批准帮助骨愈合,和VEGF抑制剂已经用作抗癌疗法,“Longaker说。“这将有助于加快批准的治疗我们发展。”

革命性地改变了医生治疗关节炎和关节置换手术是很常见的:到80岁,1在10人将有一个髋关节置换和1在20将膝盖替换。但这种关节置换非常侵入性,有一个有限的寿命和执行后关节炎和病人忍受长久的痛苦。研究人员说,他们可以想象当时人们能够避免关节炎首先通过振兴他们在他们的关节软骨退化严重。

“一个想法是遵循一个软骨补给的“瞬间润滑油”模型,“Longaker说。“你不要等到伤害积累——你在定期和使用这种技术去提高你的关节软骨在你面前有一个问题。

参考:

墨菲et al。由激活骨骼关节软骨再生干细胞,自然医学(2020)。DOI:10.1038 / s41591 - 020 - 1013 - 2

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