科学家发现能产生人体软骨的新方法 有望治疗人类出生缺陷或面部重大损伤

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iScience：科学家发现能产生人体软骨的新方法 有望治疗人类出生缺陷或面部重大损伤
) @8 V9 n4 x9 M" S来源：生物谷原创 2024-04-16 12:50" T) I0 A: P7 R" a% c. }
本研究结果显示，软骨细胞的分化过程可能由一系列结合软骨细胞受体的分泌型生长因子自分泌循环启动，颅面软骨类器官能够在长达一年的时间内持续培养，最终可形成直径达1厘米的成熟结构。
) o. H) `! O' J& [9 K2 u( i. Q出生缺陷或面部严重受损的情况常常需要借助外科手术进行重建与康复，而利用源自患者自身的诱导多能干细胞（iPSCs）培植出真实的人体颅面软骨以修复这些问题蕴含着巨大的临床转化潜力，但目前仍未能实现。' A. N, f( X  A4 C! \& V# e
神经嵴（neural crest）是颅面软骨的正常发育途径，遗憾的是，关于调控神经嵴分化为颅面软骨细胞的关键细胞信号通路的知识，目前还非常有限。
" r% d7 _: T' S# G) X近日，一篇发表在国际杂志iScience上题为“Craniofacial Chondrogenesis in Organoids from Human Stem Cell-Derived Neural Crest Cells”的研究报告中，来自蒙大拿大学等机构的科学家们通过研究发现了一种能产生人类头颈部软骨的新方法。研究者指出，经过诱导的干细胞可能转化为构成人类颅面软骨的正常细胞类型，这类干细胞具有自我复制能力，并可分化为多种不同类型的细胞。
, V$ Z/ D) }( c2 p8 N研究者Mark Grimes说道，“通常我们能产生这种软骨的细胞被称为神经嵴细胞（neural crest cells），在该研究中，我们发现了一种能从神经嵴细胞中产生颅面类器官的新方法”。3 f' B2 u% c* k) J' @7 C
类器官是一种高度仿真的小型器官模型，它不仅再现了器官的结构特征，还能模拟其内部基因表达模式，为科研人员提供了一种极佳的替代手段，使他们在某些情况下能够对实际人体组织进行更深入的研究，这是直接使用人体组织难以企及的。
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科学家发现能产生人体软骨的新方法 有望治疗人类出生缺陷或面部重大损伤1 ?7 L( n5 G# Y, ~# {" E0 }
图片来源：iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109585- w" M- b# A0 K: J
研究者表示，在美国，每年有大约23万新生儿遭受颅面缺陷困扰，迫切需要开发出新的方法来再生人体软骨组织，而在实验室中培育软骨组织或许就有望开发出新型疗法来修复因损伤所致的颅面软骨损伤。
; s9 a' k3 e" ^# T( a这项研究中，科研人员通过分析基因在RNA和蛋白质层面的表达情况，揭示了干细胞如何逐步分化为软骨细胞，他们发现，干细胞能在早期阶段相互交流并成为组成人类耳朵的弹性软骨（elastic cartilage）。为了实现这一目标，研究人员利用广泛的生物标记物分析和机器学习模式识别技术来理解细胞分化为软骨时所涉及的细胞信号通路。! [3 D- \1 u0 k) N$ m; Q8 Q
当前的整形外科技术在重塑如人类耳朵、鼻子或咽喉等复杂自然特征方面面临挑战，且移植的组织在无免疫抑制剂保护的情况下容易遭到宿主免疫系统的排斥。研究者Grimes说道，为了利用人类衍生的干细胞在实验室中重建颅面软骨，我们就需要理解人类特异性的分化机制。我们的目标是利用人类干细胞开发出一种用于移植的人类颅面软骨再生的新方法。
0 x2 u( D1 Z' K+ z1 `7 D总结来说，本研究结果显示，软骨细胞的分化过程可能由一系列结合软骨细胞受体的分泌型生长因子自分泌循环启动，颅面软骨类器官能够在长达一年的时间内持续培养，最终可形成直径达1厘米的成熟结构。从神经嵴干细胞定向分化为颅面软骨的能力为我们提供了洞察调控颅面软骨分化的重要细胞信号机制的新视角，同时也为探索先天性颅面畸形的发生机理及恢复头面部软骨结构奠定了基础。（生物谷Bioon.com）7 Q# S  b$ u5 }! F" y/ q
参考文献：
- f$ p6 M" ]/ S1 g2 ~Lauren Foltz,Tyler Levy,Anthony Possemato, et al. Craniofacial Chondrogenesis in Organoids from Human Stem Cell-Derived Neural Crest Cells, iScience (2024). DOI:10.1016/j.isci.2024.109585
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