新的治疗方法可能为骨移植​​手术提供了一种

2019-04-26 11:27:38 围观 : 137

  新的治疗方法可能为骨移植​​手术提供了一种潜在的替代方案

  2010年1月12日

  本周发表的一项研究强调了干细胞在修复涉及骨结构丧失的重大损伤方面的潜在价值。该研究表明,与单独使用支架治疗相比,在聚合物支架上递送干细胞以治疗大面积缺失骨导致改善的骨形成和更好的机械性质。这种类型的治疗方法可能是骨移植手术的潜在替代方案。“骨质损伤是整形外科医生面临的最具挑战性的问题之一,它们通常被视为事故的结果,也是战争中返回的士兵的结果, "该研究的主要作者罗伯特古尔德伯格是乔治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院的教授。 “这项研究表明,通过将干细胞输送到损伤部位来治疗这些损伤是有希望的。这些伤害在没有重大医疗干预的情况下无法愈合。“该研究的详细信息发表在2010年1月11日的美国国家科学院期刊的早期版本上。这项工作由美国国立卫生研究院资助。

   这项研究是在老鼠身上进行的,其中两个骨间隙长度为8毫米,以模拟大规模的伤害。用接种有干细胞的聚合物支架处理一个间隙,而另一个间隙仅用支架处理。结果显示,用干细胞支架治疗的损伤显示出比仅用支架治疗的损伤显着更多的骨生长。 Guldberg和机械工程研究生Kenneth Dupont试验了含有两种不同类型人类干细胞的支架 - 骨髓间充质成体干细胞和羊水胎儿干细胞。 “我们能够通过将它们植入具有降低的免疫系统的大鼠中来直接评估人类干细胞修复大骨缺陷的治疗潜力”。 Guldberg解释说,他也是乔治亚理工学院Petit生物工程和生物科学研究所的主任.Micro-CT测量显示两个干细胞组之间的骨再生没有显着差异。然而,与没有细胞增强的支架相比,结合两种类型的干细胞产生显着更高的骨体积和强度。尽管干细胞递送显着增强骨生长和生物力学性质,但是它不能始终如一地修复损伤。治疗8周后,新骨桥接了用成人干细胞接种的支架处理的9个缺陷中的4个缺口,其中9个缺陷用接种胎儿干细胞的支架处理,并且没有缺陷仅用支架治疗。 ;我们认为骨缺损的功能性再生可能受到干细胞迁移远离损伤部位的限制,因此我们决定调查所递送细胞的命运和分布,“ Guldberg说。为此,Guldberg用荧光量子点标记了干细胞 - 纳米级粒子在被近红外辐射激发时发光 - 跟踪干细胞在支架上分布后的分布并完成相同的实验如前所述。相关故事科学家发现骨中的新血管研究人员开发了一种新的骨髓炎治疗方法新的基于生物材料的自体移植物延长剂可以帮助治疗临界大小的骨缺损在整个研究过程中,研究人员观察到干细胞支架部位的显着荧光。然而,在治疗后7至10天开始,信号出现在仅有支架的部位。免疫染色的额外分析显示,仅在支架位点存在的量子点包含在称为巨噬细胞的炎性细胞中,这些细胞已占据死亡干细胞释放的量子点。“虽然我们的整体研究表明干细胞治疗有很多对于治疗大量骨缺损的承诺,该实验表明我们仍需要开发一种改进的递送干细胞的方法,使它们能够更长时间地存活并因此更长时间地保留在损伤部位。解释了Guldberg。研究人员还发现,量子点减少了移植干细胞的功能,从而降低了它们的治疗效果。当用量子点标记干细胞时,结果显示不能增强骨形成或桥缺陷。然而,相同的低浓度量子点在实验室研究中不影响细胞活力或干细胞成为骨细胞的能力。 “尽管体外实验室研究仍然很重要,但这项工作提供了进一步的证据,即充分表征的体内模型对于测试再生组织策略在复杂生物体中有效整合和恢复功能的能力是必要的,” Guldberg补充说。 “需要改进体内细胞功能的非侵入性细胞追踪的改进方法,以优化干细胞递送策略,并比较不同干细胞来源对组织再生的有效性。”Guldberg目前正在探索替代细胞追踪方法,例如,遗传修饰干细胞以表达绿色荧光蛋白和/或其他发光酶如荧光素酶。他还在研究增加对支架的编程提示,指导干细胞分化为骨细胞。根据Guldberg的说法,这些信号可能对胎儿干细胞特别有效,胎儿干细胞被认为比成体干细胞更原始。从当前工作中吸取的教训也被用于开发有效的干细胞疗法,用于治疗多种组织的严重复合伤,包括骨骼,神经,脉管系统和肌肉。这项后续工作正在格鲁吉亚技术中心为士兵生存能力进行先进生物工程,与Ravi Bellamkonda和Barbara Boyan合作,他们是佐治亚理工学院和埃默里大学Wallace H. Coulter生物医学工程系的教授。来源:佐治亚理工学院“伍德拉夫机械工程学院