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复制胎儿骨骼生长过程可以帮助治愈大的骨骼缺陷

为了治疗长骨较大的差距,如股骨,骨肿瘤切除或惊天动地的创伤而导致,研究人员在宾夕法尼亚大学医学院和芝加哥伊利诺斯大学开发的一个过程,部分地重新创建出生前发生的骨骼生长过程。

超过两厘米的骨缺损被认为是实质性的,目前成功的愈合率为50%或更低,失败通常导致截肢。该团队希望他们的方法,他们在啮齿动物模型中开发模仿胎儿骨骼快速生长的过程,可以大大提高成功率。他们的研究结果发表在Science Translational Medicine上。

“当骨骼最初在胚胎中形成时,它们首先由软骨产生,就像模板一样,”资深作者,宾夕法尼亚大学整形外科和生物工程助理教授Joel Boerckel博士说。“为了在缺陷中再生骨骼,否则在成年人身上无法治愈,我们正在寻求重建胚胎骨骼发育过程。”

为此,研究人员的过程始于将特别设计的干细胞(称为间充质细胞的浓缩)传递给啮齿动物的骨缺损,这会引起软骨内骨化,即胚胎骨发育的特定术语。

但是,研究人员指出,婴儿在子宫内的运动也是快速发展新骨骼的重要因素。因此,团队模拟骨骼发育的第二步涉及特殊的矫形板,可以调整以改变机械力放在再生肢上。这使得缺损区域中的一些运动有助于软骨形成和血管生长,这是软骨内骨化的关键步骤。通过这种类似发育的干细胞递送和机械力的组合,骨再生与当前用于治愈缺陷的方法相当,例如高剂量的生长因子BMP-2,一种刺激骨形成的有效蛋白质。然而,该实验过程没有产生任何典型的不良副作用,例如使用BMP-2可导致的异​​常骨生长。

虽然板材目前用于修复严重缺陷,但它们使接头完全坚硬并且不允许机械加载。在这项研究中,研究人员将僵硬的板块与那些“解锁”的板块进行了比较,以便进行有限的运动。虽然骨骼中的骨量总是保持在坚硬的板块中,但是随着时间的推移,解锁的板块产生的骨骼增长更多。

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