哥伦比亚大学的工程师在实验室培育出功能性的人类软骨

哥伦比亚工程的研究人员今天宣布，他们已经成功地从源自骨髓组织的人干细胞体外种植了全功能性人类软骨。他们的研究表明，在4月28日早期在线版本上发表了更好地模仿组织发育，再生和疾病的巨大复杂性的新方法国家科学院的诉讼程序(PNAS）。

“我们能够第一次生成完全职能的人类来自间充质的软骨干细胞领导这项研究的Gordana Vunjak-Novakovic说，他是哥伦比亚工程学院生物医学工程米卡提基金会教授，也是医学科学教授。“这可能会有临床影响，因为这种软骨可以用于修复软骨缺陷，或与实验室中生长的复合移植骨结合，以实现更复杂的。组织重建。”

20多年来，研究人员一直非正式地称软骨为“官方组织组织工程”,Vunjak-Novakovic说。许多研究小组将软骨作为一种明显的简单组织进行研究:一种单细胞类型，没有血管或神经，是一种用来承受载荷同时保护关节骨末端的组织。虽然利用幼小动物细胞制造软骨已经取得了巨大成功，但迄今为止，还没有人能够利用成年人类骨髓或脂肪干细胞(最实用的干细胞来源)复制这些结果。Vunjak-Novakovic的团队通过彻底改变组织工程方法，成功地培育出具有生理结构和强度的软骨。

一般的方法软骨组织工程技术是将细胞放入水凝胶中，在营养物质和生长因子的存在下培养，有时也进行机械加载。但是，将这种技术用于成人干细胞，总是产生机械上较弱的软骨。因此，Vunjak-Novakovic和她的团队一直对骨骼组织工程很感兴趣，他们想知道一种类似于正常骨骼发育的方法是否能产生更高质量的软骨。

Sarindr Bhumiratana，Vunjak-Novakovic的干细胞和组织工程实验室的博士后研究员提出了一种新方法：诱导间充质干细胞在开始制作软骨之前，在身体中进行冷凝阶段。他发现这种简单但主要的偏离事物通常是如何完成的，导致以前没有看到的人类软骨的质量。

Gerard Ateshian, Andrew Walz机械工程教授，生物医学工程教授，机械工程系主任，和他的博士生Sevan Oungoulian，帮助进行测量，显示组织工程软骨的润滑性能和抗压强度(这两个重要的功能性能)接近天然软骨。然后，研究人员使用他们的方法，在骨头上再生出解剖形状和机械强度高的大块软骨，并修复软骨缺陷。

乌尼亚克-诺瓦科维奇指出:“我们组织工程的整个方法本质上是仿生的，这意味着我们的工程设计是由生物学原理定义的。”这种方法已经有效地改善了从骨骼到心脏的许多工程组织的质量。尽管如此，我们还是很惊讶地看到，我们的软骨通过模仿生物发育的某些方面生长起来，和‘正常’人类软骨一样强壮。”

团队计划接下来测试是否工程师软骨当移植到缺损部位时，组织可以维持其结构和长期功能。

“这是组织工程师的一个非常激动人心的时期，”Vunjak-Novakovic说。“干细胞正在转变医学的未来，提供克服一些人体的基本局限的方法。我们的生物工程现在正在与干细胞科学家和临床医生合作，开发将使这个梦想成为可能的技术。这个项目是一个精彩的举例我们需要“思考作为一个细胞”，以了解将细胞哄骗细胞以制作特定类型的功能性人体组织。由于我们在哥伦比亚的博士后和学生中，我们在哥伦比亚的博士和学生中所产生的进展是象征的。工程。”

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