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新研究觀察到修復大型骨傷的再生現象

新研究觀察到修復大型骨傷的再生現象

2022-05-17 Comments 0 Comment

一項幹細胞研究提出了耐人尋味的證據,即大面積的骨骼損傷可能會在成人中觸發一種修復策略進而重現子宮內骨骼形成的元素。這種修復策略的關鍵是一個基因,它有一個恰當的英雄名字:音速小子。

南加州大學(USC)的研究人員進行了這項研究,該研究已於今日發表在《NPJ Regenerative Medicine》上。

在這項研究中,論文第一作者Maxwell Serowoky和他的同事仔細觀察了老鼠是如何重新長出大段缺失的肋骨的–這是它們跟人類共享的能力,也是哺乳動物中最令人印象深刻的骨骼再生實例之一。

令他們驚訝的是,他們觀察到因素小組(Shh)的活動增加。Shh在胚胎的骨骼形成中起著重要作用,但以前沒有跟成年人的損傷修復聯繫起來。

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在實驗中,Shh似乎在大段缺失的肋骨中央區域的癒合中發揮了必要的作用,但在關閉小規模的骨折中卻沒有。

研究論文通訊作者、南加州大學凱克醫學院Eli和Edythe Broad再生醫學和乾細胞研究中心的干細胞生物學和再生醫學副教授Mariani說道:“我們的證據表明,大規模的骨骼再生需要重新部署涉及Shh的胚胎髮育程序,而小規模的損傷則通過一個不反映發育的獨特修復程序來癒合。”

Serowoky補充道:“哪些因素或條件會導致大骨傷後的Shh活動而不是小骨傷仍舊是一個迷人的謎題。”

在老鼠中,Shh活性在大的肋骨損傷後短暫增加,然後在5天內迅速恢復到正常水平。雖然是短暫的,但Shh的這種增加是成功建立胼胝體的先決條件,胼胝體則是彌合骨折或損傷的初始支架,但隨後會轉化為骨並再生出缺失的肋骨部分。經基因改造的缺乏Shh的老鼠無法成功形成繭或治愈他們的肋骨。

Francesca-Mariani-768x915.webp

相反,在受傷時擁有Shh但在5天的癒合期後被基因改造為失去Shh的老鼠能正常修復他們的肋骨。一個被稱為Smoothened(Smo)的相關基因也只在癒合過程的前5天需要。

研究人員預計,Shh的來源將來自特定的祖細胞,該小組之前已經證明,這些祖細胞對大面積損傷的癒合至關重要並且居住在骨膜中,這是每個肋骨周圍的組織鞘。相反,他們發現Shh的來源是一個意想不到的干細胞樣細胞群–間充質細胞。當這些間質細胞增加它們的Shh活性時,這似乎是一個信號,其召喚一個單獨的干細胞樣骨髓細胞群到損傷部位進而協助癒合過程。

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