最新研究:科學家找到軟骨再生新方法
斯坦福醫學院的研究人員發現，只要阻斷壹種與衰老相關的蛋白，就能讓老年小鼠膝蓋中自然磨損的軟骨重新生長。不僅如此，在模擬前交叉韌帶撕裂這類常見運動損傷後，這種注射治療還能阻止關節炎的發生。類似機制的口服藥物，已經在針對老年人肌肉衰弱的臨床試驗中測試。
研究人員還測試了人類膝關節軟骨。這些樣本來自接受關節置換手術的患者。結果顯示，在接受處理後，包含細胞外基質和軟骨細胞的組織開始生成新的軟骨，而且功能正常。
這些結果提示，因衰老或關節炎而丟失的軟骨，未來可能通過局部注射或口服藥物恢復，從而避免膝關節或髖關節置換手術。
這種治療並不是緩解疼痛，而是直指骨關節炎的根源。骨關節炎是壹種退行性關節疾病，在美國大約每伍個成年人中就有壹人受到影響，每年帶來約650億美元的直接醫療支出。目前還沒有任何藥物能夠阻止或逆轉這壹疾病，臨床主要依賴止痛和關節置換。
研究的核心靶點是壹種叫15-pgdh的蛋白。它會隨著年齡增長而增加，研究團隊將這類推動組織老化的酶稱為衰老酶。早在2023年，這個團隊就提出，衰老酶在多種組織功能衰退中起關鍵作用。在小鼠中，15-pgdh升高會導致肌肉力量下降。阻斷它後，老年小鼠的肌肉質量和耐力明顯改善。相反，讓年輕小鼠大量產生這種蛋白，會導致肌肉萎縮無力。此前研究還發現，它與骨骼、神經和血細胞的再生有關。
在這些組織中，修復通常依賴幹細胞的激活和分化。但軟骨的情況不同。研究發現，軟骨細胞本身會改變基因表達，回到更年輕的狀態，從而完成再生，全程不需要幹細胞參與。
研究負責人之壹、微生物與免疫學教授Helen Blau表示，這是成年組織再生的壹種全新方式，對治療因衰老或損傷引起的關節炎具有重要臨床潛力。
這項研究發表於《Science》，由Helen Blau和骨科外科副教授Nidhi Bhutani共同擔任通訊作者，Mamta Singla和Yu Xin Wang為第壹作者。
人體內有叁種主要軟骨。彈性軟骨柔軟有彈性，構成外耳等結構。纖維軟骨堅韌，負責緩沖沖擊，比如椎骨之間。第叁種是透明軟骨，也叫關節軟骨，表面光滑，摩擦小，存在於踝、髖、肩和膝等關節，是骨關節炎最常受累的類型。
當關節受到衰老、損傷或肥胖壓力時，軟骨細胞會釋放促炎分子並分解膠原蛋白。膠原減少後，軟骨變薄變軟，炎症引發腫脹和疼痛。在正常情況下，關節軟骨幾乎不會自行再生。
研究人員發現，老年小鼠膝關節中的15-pgdh水平約為年輕小鼠的兩倍。向老年小鼠體內或直接向關節內注射15-pgdh抑制劑後，原本變薄、功能下降的軟骨在整個關節表面明顯增厚，而且生成的是功能良好的透明軟骨，而不是質量較差的纖維軟骨。
類似效果也出現在模擬前交叉韌帶撕裂的小鼠身上。受傷後連續肆周、每周兩次注射抑制劑，可以顯著降低隨後發生骨關節炎的概率。接受對照藥物的小鼠則在幾周內出現關節炎。
行為觀察顯示，接受治療的小鼠活動更自然，在受傷腿上的承重也更接近正常。
進壹步分析發現，治療後軟骨細胞的基因表達整體向年輕狀態轉變。與炎症和軟骨退化相關的細胞比例下降，而負責生成透明軟骨和維持細胞外基質的細胞比例明顯上升。這壹過程完全由現有細胞完成，沒有幹細胞參與。
在人類樣本中，來自骨關節炎患者的軟骨組織在接受15-pgdh抑制劑處理壹周後，退化相關基因表達下降，關節軟骨開始再生。
研究人員認為，通過重新編程已有軟骨細胞，而不是依賴移植或激活幹細胞，可能帶來更廣泛、更可控的臨床效果。
Blau表示，用於治療肌肉衰弱的15-pgdh抑制劑壹期臨床試驗已經證明安全有效。她希望類似試驗能盡快用於軟骨再生研究，讓長出新軟骨、避免關節置換成為現實。
（示意圖）
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研究人員還測試了人類膝關節軟骨。這些樣本來自接受關節置換手術的患者。結果顯示，在接受處理後，包含細胞外基質和軟骨細胞的組織開始生成新的軟骨，而且功能正常。
這些結果提示，因衰老或關節炎而丟失的軟骨，未來可能通過局部注射或口服藥物恢復，從而避免膝關節或髖關節置換手術。
這種治療並不是緩解疼痛，而是直指骨關節炎的根源。骨關節炎是壹種退行性關節疾病，在美國大約每伍個成年人中就有壹人受到影響，每年帶來約650億美元的直接醫療支出。目前還沒有任何藥物能夠阻止或逆轉這壹疾病，臨床主要依賴止痛和關節置換。
研究的核心靶點是壹種叫15-pgdh的蛋白。它會隨著年齡增長而增加，研究團隊將這類推動組織老化的酶稱為衰老酶。早在2023年，這個團隊就提出，衰老酶在多種組織功能衰退中起關鍵作用。在小鼠中，15-pgdh升高會導致肌肉力量下降。阻斷它後，老年小鼠的肌肉質量和耐力明顯改善。相反，讓年輕小鼠大量產生這種蛋白，會導致肌肉萎縮無力。此前研究還發現，它與骨骼、神經和血細胞的再生有關。
在這些組織中，修復通常依賴幹細胞的激活和分化。但軟骨的情況不同。研究發現，軟骨細胞本身會改變基因表達，回到更年輕的狀態，從而完成再生，全程不需要幹細胞參與。
研究負責人之壹、微生物與免疫學教授Helen Blau表示，這是成年組織再生的壹種全新方式，對治療因衰老或損傷引起的關節炎具有重要臨床潛力。
這項研究發表於《Science》，由Helen Blau和骨科外科副教授Nidhi Bhutani共同擔任通訊作者，Mamta Singla和Yu Xin Wang為第壹作者。
人體內有叁種主要軟骨。彈性軟骨柔軟有彈性，構成外耳等結構。纖維軟骨堅韌，負責緩沖沖擊，比如椎骨之間。第叁種是透明軟骨，也叫關節軟骨，表面光滑，摩擦小，存在於踝、髖、肩和膝等關節，是骨關節炎最常受累的類型。
當關節受到衰老、損傷或肥胖壓力時，軟骨細胞會釋放促炎分子並分解膠原蛋白。膠原減少後，軟骨變薄變軟，炎症引發腫脹和疼痛。在正常情況下，關節軟骨幾乎不會自行再生。
研究人員發現，老年小鼠膝關節中的15-pgdh水平約為年輕小鼠的兩倍。向老年小鼠體內或直接向關節內注射15-pgdh抑制劑後，原本變薄、功能下降的軟骨在整個關節表面明顯增厚，而且生成的是功能良好的透明軟骨，而不是質量較差的纖維軟骨。
類似效果也出現在模擬前交叉韌帶撕裂的小鼠身上。受傷後連續肆周、每周兩次注射抑制劑，可以顯著降低隨後發生骨關節炎的概率。接受對照藥物的小鼠則在幾周內出現關節炎。
行為觀察顯示，接受治療的小鼠活動更自然，在受傷腿上的承重也更接近正常。
進壹步分析發現，治療後軟骨細胞的基因表達整體向年輕狀態轉變。與炎症和軟骨退化相關的細胞比例下降，而負責生成透明軟骨和維持細胞外基質的細胞比例明顯上升。這壹過程完全由現有細胞完成，沒有幹細胞參與。
在人類樣本中，來自骨關節炎患者的軟骨組織在接受15-pgdh抑制劑處理壹周後，退化相關基因表達下降，關節軟骨開始再生。
研究人員認為，通過重新編程已有軟骨細胞，而不是依賴移植或激活幹細胞，可能帶來更廣泛、更可控的臨床效果。
Blau表示，用於治療肌肉衰弱的15-pgdh抑制劑壹期臨床試驗已經證明安全有效。她希望類似試驗能盡快用於軟骨再生研究，讓長出新軟骨、避免關節置換成為現實。
（示意圖）
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