治愈无法治愈的疾病：新方法帮助骨骼自我修复
2023-04-17
来源: drugdu
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年幼的婴儿和新生的老鼠可以自然地治愈构成头骨顶部的骨骼损伤，但这种能力在成年人身上已经丧失。在《美国国家科学院院刊》上发表的一项新研究中，匹兹堡大学的研究人员开发了一种新的方法，在不植入骨组织或生物材料的情况下促进小鼠的骨再生。
这项技术使用了一种类似于矫正线的设备，用于重新排列牙齿，沿着缝合线小心地拉伸头骨，激活位于这些摆动接缝中的骨骼干细胞。在成年小鼠身上，这项技术修复了头骨的损伤，否则这些损伤就无法自行愈合。
“我们的方法受到婴儿的启发，因为他们有惊人的能力再生构成头骨顶部的颅骨中的骨缺损，”资深作者、皮特牙科医学院牙周病和预防牙科副教授Giuseppe Intini说道，他任职于麦高文再生医学研究所，UPMC希尔曼癌症中心。“通过自我治疗利用身体自身的愈合能力，我们可以刺激骨骼自我愈合。我们希望在未来以这项研究为基础，为人们开发新的疗法。”
外伤、先天性缺陷和手术治疗癌症或其他疾病是颅骨损伤的常见原因。当人们达到2岁左右的年龄后，这种伤害不会自行痊愈。
Intini说：“在婴儿中，颅骨并没有完全融合，所以干细胞所在的缝合线仍然是开放的。”。“我们想知道未熔合的缝线是否与在婴儿身上观察到的骨骼再生能力有关，并假设我们可以通过机械打开缝线来激活干细胞生态位并增加干细胞数量，从而在成年人身上对其进行逆向工程。”
在头骨发育与人类非常相似的小鼠身上，研究人员使用了一种所谓的骨骼牵引装置，小心地对颅骨施加可控的拉力，这种拉力足够大，可以稍微加宽缝线，但不足以导致骨折。通过单细胞RNA测序和活体成像显微镜，他们发现这些动物膨胀缝合线中的干细胞数量翻了四番。
结果，用该装置治疗的小鼠再生了骨骼，治愈了头骨中的一个大缺陷。
Intini说：“如果你能有效地激活干细胞生态位，你就能增加干细胞的数量，并维持骨缺损的再生。”。“值得注意的是，我们表明，即使远离缝合线，缺陷也可以愈合。”尽管这种方法对骨骼成熟的2个月大的小鼠（人类的年龄大致相当于年轻成年期）有效，但它对10个月大或中年的啮齿动物无效。
Intini解释道：“在老年小鼠中，颅骨缝线中的干细胞数量非常低，因此扩大这一生态位对提高愈合能力没有那么有效。”。“克服这一挑战是未来研究的重点。”Intini说，目前治疗颅骨损伤的方法通常是骨移植或植入作为骨再生支架的生物材料，但这些方法并不总是有效的，而且也有风险。研究人员正在研究如何利用他们的发现为人们提供新的治疗方法，不仅可以治疗颅骨损伤，还可以治疗股骨等长骨骨折。骨牵引装置已经被用于治疗某些疾病，如出生缺陷，即颅骨过早融合，因此扩大这项技术以促进骨再生可能是未来临床试验的重点。
Intini和他的团队也在研究非机械方法来激活骨骼干细胞，如药物。
期刊信息：《美国国家科学院院刊》
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