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利用干细胞生成椎间盘,可植入人体作为替代物

2018年12月5日10:28 环球解密

    大约一半的美国成年人患有背部或颈部疼痛,这些疼痛通常与脊椎中的软组织,即椎间盘的退变密切相关。椎间盘对于人体的日常活动至关重要。当我们移动时,健康的椎间盘通过吸收施加于脊椎上的压力来发挥作用,并以类似汽车悬架(car suspension)的运作方式调整人的姿势。

    因此,如果椎间盘发生退变,则很可能会导致背部或颈部疼痛。当前医学界对该病症的治疗采取的是脊柱融合(spinal fusion)手术和人造替换椎间盘,虽说能缓解疼痛,但无法恢复原生椎间盘的结构、功能和运动范围,且发挥功效的时间有限。因此,科学家们一直在努力寻找新的治疗手段。

    据医学快讯(medicalxpress)网站报道,近期,人类有史以来首次将生物工程制造的椎间盘成功植入山羊体内,并提供了长期的功效。

    该研究由宾夕法尼亚大学的佩雷尔曼医学院、工程与应用科学学院和兽医学院的多学科团队合作进行,其论文发表在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)期刊上。研究提供了令人信服的证据,证实了颈部和背部疼痛患者的细胞可被用来在实验室中生成新的椎间盘,以代替退变的椎间盘。

    组织工程(tissue engineering)是一个颇有前景的学科,涉及在实验室中将患者或动物自身的干细胞与生物材料支架相结合,以生成一种复合结构,然后将其植入脊椎中以充当替代的椎间盘。在过去15年中,宾大的研究团队一直在试图开发一种组织工程替代椎间盘。

    干细胞是一种未分化的细胞,有可能“转化”成任何特殊细胞,因此也成为多项医学研究的焦点。

    此外,今日医学新闻(medicalnewstoday)网站也对这项研究进行了报道。据该网站描述,宾大的科学家团队先是在大鼠尾巴上测试了他们的初步研究成果——盘状角层结构(DAPS),持续时间为5周。

    而后,他们又进一步利用大鼠测试了被称作eDAPS的组织工程替代椎间盘,但这次持续了20周。这种生物工程盘的新结构使其能更好地保持自身形状,并且更容易与周边的组织合为一体。经过若干次扫描和分析,团队发现,eDAPS有效地恢复了大鼠的原生盘的结构和功能。

    基于这次的成功,科学家们决定使用山羊来测试eDAPS。他们解释说,之所以选择山羊是因为其颈椎椎间盘的大小与人类相似,而且其半直立的特性也使这种研究更接近人体试验。

    他们将eDAPS植入一些山羊的颈椎中,并且也同样获得了测试的成功。他们注意到,eDAPS与周围的组织很好地结合在一起,并且椎间盘的机械功能也一点不逊色于山羊的原生颈椎间盘。

    团队成员表示,他们下一步将利用山羊进行更长期的试验,以进一步深入了解eDAPS的功能。而且,他们还将模拟人类椎间盘的退变,并测试他们的这种组织工程椎间盘在此类情况下的表现。

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