许多人都经历过处理腰痛的斗争。这种疼痛的一个常见原因是椎间盘 (IVD) 的退化，椎间盘位于椎骨之间，有助于赋予脊柱灵活性。因此，IVD 退化会导致更严重的情况，例如脊柱畸形。在最近发表在Biomaterials上的一篇文章中，由大阪大学和京都大学的研究人员领导的一个团队证明，使用源自人类干细胞的软骨组织可以帮助防止 IVD 退化导致功能丧失。
人们认为，IVD 起源于髓核(NP)，其由产生周围细胞外基质 (ECM) 的 NP 细胞组成。ECM 营造了一个支持 NP 细胞的环境，也有助于赋予 NP 机械弹性。以前关于利用有助于产生 ECM 的天然可行 NP 细胞的治疗方法的工作一直很有希望，但这些恢复性效果在这些细胞不再存在的退化晚期会丢失。因此，大阪大学和京都大学小组旨在建立一种组织工程植入物，其中包含在 NP 中创建和维持 ECM 所需的细胞。
“NP 的 ECM 是一个胶原网络，可作为其他重要蛋白质的支架。有趣的是，这种成分类似于关节软骨的 ECM，”该研究的主要作者 Takashi Kamatani 说。“因此，我们假设可以产生和支持软骨的细胞类型可用于治疗 IVD 退化。”
研究人员使用了可以变成不同细胞类型的诱导多能干细胞(iPSC)，因为它们没有天然 NP 细胞的生长和分裂限制。此外，它们可以被诱导成为软骨细胞，这是产生和维持软骨的细胞。这种方法已成功用于在植入某些关节软骨缺损的动物体内时产生修复组织。在这里，他们开发了人类 iPSC 衍生的软骨组织 (hiPS-Cart)，用于植入实验大鼠体内，这些大鼠将 NP 从 IVD 中移除，作为 IVD 退化的模型。
“植入这些大鼠的 hiPS-Cart 能够存活和维持，”资深作者 Noriyuki Tsumaki 解释说。“IVD 和椎骨退化得到了预防。我们还评估了力学，发现 hiPS-Cart 能够将这些特性恢复到在对照大鼠中观察到的相似水平。”
该团队还在植入六周后检查了 hiPS-Cart 的基因表达谱。他们发现与软骨细胞样 NP 细胞而非其他 NP 细胞类型(称为脊索)一致的特征。这表明仅这些软骨细胞样细胞就足以恢复 NP 功能。
“我们的研究结果为使用这种 hiPS-Cart 系统开发人类 IVD 治疗提供了强有力的支持，”Kamatani 说。
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