軟骨損傷很難修復(fù)，目前人們一般是通過手術(shù)，將取自另一處關(guān)節(jié)的組織*到受損區(qū)域。這一過程會對健康軟骨造成損害，而且患者的軟骨會隨著年齡增大而惡化。
賓夕法尼亞大學(xué)的一項新研究，通過新型水凝膠系統(tǒng)，利用患者自身的干細胞生成軟骨，其效果比普通水凝膠更好，文章發(fā)表在美國國家*院刊PNAS雜志上。
“我們嘗試開發(fā)新方法來置換受損的軟骨組織，并希望能夠通過表面置換，來改善年齡增長造成的軟骨退化。這項研究就是在尋找，促使干細胞生成*軟骨的正確環(huán)境，”賓夕法尼亞大學(xué)的副教授Jason Burdick說。Burdick及其同事長期從事間充質(zhì)干細胞研究，這是一種位于骨髓中的成體干細胞，能夠轉(zhuǎn)變成為骨、脂肪或軟骨細胞。此前，研究團隊曾將間充質(zhì)干細胞填入水凝膠系統(tǒng)，促使其分化成為脂肪細胞或骨細胞。
在體外生成軟骨的*步是啟動軟骨生成，或者說讓間充質(zhì)干細胞分化為軟骨細胞。然后再以此為基礎(chǔ)，生成包含膠原和糖的海綿狀基質(zhì)。雖然成體軟骨細胞在組織中的密度較低，但在軟骨生成時期細胞之間的距離很近，這是體外生成軟骨面臨的一大挑戰(zhàn)。“軟骨組織工程所用的標準水凝膠會使細胞分開，”Burdick說，“使細胞喪失相關(guān)信號和相互作用。由于在軟骨細胞形成時，細胞通過鈣粘素相互作用，我們利用這一點對水凝膠系統(tǒng)進行了改進。”
研究人員用一種多肽模擬鈣粘素，將其結(jié)合在水凝膠系統(tǒng)上。“盡管我們還不了解鈣粘素和軟骨生成的直接關(guān)連，”賓夕法尼亞大學(xué)的副教授Robert Mauck說，“但我們知道，在組織形成早期增強鈣粘素相互作用，能生成更多的軟骨。如果阻斷鈣粘素，軟骨形成量就很少。” 為了測試上述多肽的效果，研究人員將間充質(zhì)干細胞填入多種凝膠進行實驗，包括不含多肽的普通水凝膠、含多肽的水凝膠、含多肽和抗體的水凝膠（抗體會阻斷鈣粘素相互作用）。研究人員發(fā)現(xiàn)一周后，多肽凝膠中的細胞，表現(xiàn)出的軟骨生成標志更多。
隨后，研究人員將上述凝膠培養(yǎng)四周，這段時間足以形成軟骨基質(zhì)。四周后，他們用這些凝膠進行功能性測試（如機械負荷），發(fā)現(xiàn)多肽水凝膠的表現(xiàn)更接近天然軟骨。II型膠原和*是軟骨基質(zhì)的組成成分，研究人員對這些分子進行染色，發(fā)現(xiàn)多肽凝膠中這些分子也明顯較多。“這項研究向人們展示，水凝膠中的鈣粘素信號能夠促進軟骨生成，”Burdick說。
