来自干细胞的软骨组织有助于防止椎间盘退变导致功能丧失

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退变（IVD），它位于椎骨之间，有助于使脊柱。。。

　　

               

人iPS细胞来源的软骨髓核(hiPS-Cart)移植到大鼠椎间盘退变模型6个月后。移植后6个月的组织学。A)正常椎间盘。髓核和生长板软骨用藏红花红色染色。髓核消失，椎间盘破坏，生长板软骨紊乱。C)核切除后移植hip - cart组。椎间盘结构和生长板软骨被保留。D)用一种特异性识别人类波形蛋白的抗体对C的半序列部分进行免疫染色。显示人类细胞的存在，表明hip - cart存活并发挥作用。资料来源:2022年

很多人都经历过下腰痛的挣扎。这种疼痛的一个常见原因是椎间盘(ivd)的退变，它位于椎体之间，有助于增强脊柱的灵活性。因此，IVD退行性变可以导致更严重的情况，如脊柱畸形。在最近发表在《生物材料》杂志上的一篇文章中，由大阪大学和京都大学的研究人员领导的一个团队证明，使用来自人类干细胞的软骨组织可以帮助防止因IVD退化而失去功能。

据认为，IVD退行性变起源于髓核(NP)，而髓核由NP细胞组成，并产生周围的细胞外基质(ECM)。ECM培养了一个支持NP细胞的环境，并帮助NP获得机械弹性。以前的研究工作利用本地存活的NP细胞帮助产生ECM的治疗方法是很有前途的，但是这些修复作用在退行性变的晚期失去了，这些细胞不再存在。因此，大阪大学和京都大学的研究小组旨在建立一种组织工程植入物，其中包含在NP中产生和维持ECM所需的细胞。

NP的ECM是一个胶原蛋白网络，充当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，能够产生和支持软骨的细胞类型可能对治疗IVD变性有用。”

研究人员使用的诱导多能干细胞(iPSCs)可以成为不同类型的细胞，因为它们不具有天然NP细胞的生长和分裂限制。此外，它们还可以被诱导成制造和维持软骨的软骨细胞。这种方法已成功地用于制造修复组织植入某些关节软骨缺损的动物。在这里，他们开发了人类ipsc衍生的软骨组织(hiPS-Cart)，将其植入实验室大鼠体内，将NP从IVD中移除，作为IVD变性模型。

“植入这些大鼠体内的hip - cart能够存活并得到维持，”资深作者tsusumaki Noriyuki解释道。“IVD和椎体骨变性得到了预防。我们还评估了机制，发现hiPS-Cart能够将这些属性恢复到与对照组老鼠相似的水平。”

研究小组还检查了hip - cart植入6周后的基因表达谱。他们发现的特征与软骨细胞样NP细胞一致，而不是其他NP细胞类型(称为脊索细胞)。这表明这些软骨细胞样细胞本身就足以恢复NP功能。

Kamatani说:“我们的发现为使用hip - cart系统开发人类IVD退化治疗提供了强有力的支持。”

这项工作介绍了一种新的组织工程结构，它不仅可以用于治疗因IVD退行性变引起的背部疼痛，还可以作为一种完全逆转问题的再生疗法。