研究人员开发了分化干细胞的新方法

颈部和背部疼痛使人衰弱，而且代价高昂:据估计，80%的成年人在一生中的某个时候会遭受其中一种或两种疼痛，仅在美国，医疗费用和旷工费用就高达860亿美元。通常，这种情况是由椎间盘破裂引起的，椎间盘是一种承重的、甜甜圈状的结构，它缓冲着脊柱的骨骼，主要由一种叫做髓核的组织组成。髓核会随着年龄的增长而退化，导致椎间盘失去形状并塌陷，从而导致疼痛等问题。

科学家们试图找到早期治疗方法退行性椎间盘疾病在美国，人们对利用干细胞恢复健康相当感兴趣髓核，或NP。以往研究显示人为诱发多能干细胞(hiPSCs)直接由成年细胞生成，可以表达多种细胞的标记，包括分泌NP的细胞。

现在，圣路易斯华盛顿大学的一个科学家合作团队开发了一种从hiPSCs中生成np样细胞的新过程，这种过程真正回到了开始，并模拟了胚胎发育的过程。

“我们在这里所做的是在设计实验之前先研究发育生物学，”露西和斯坦利·洛帕塔生物医学工程杰出教授、工程与应用科学学院生物医学工程系主任洛里·塞顿说。“这就是这项特殊研究的不同之处，我们创建了一个区分方案来模拟胚胎发育。"

在过去的项目中，科学家们试图从干细胞中直接从hiPSCs中获得各种类型的分化细胞，如骨骼、组织、神经或脂肪。塞顿和她的团队回溯了过去，设计了一系列步骤，首先产生最早形成的胚胎结构之一——脊索。在人类中，脊索是一种软骨样的杆，在体外发育过程中变成脊柱。

“我们知道椎间盘起源于脊索，”Setton说。“我们决定从头开始，看看我们是否能改变干细胞是脊索细胞。只有在通过脊索期后，我们才把它们带到椎间盘期。”

塞顿的团队与圣路易斯华盛顿大学医学院的矫形外科教授法尔希德·吉拉克(Farshid Guilak)合作。在为期三年的研究过程中。

Setton的实验室将hiPSCs暴露在各种不同的生长因子和培养基中，诱导它们首先发育出脊索细胞的标记，然后完全形成脊索细胞。一旦科学家获得了脊索细胞，他们使用类似的化学暴露过程将其培养成np型细胞。实验室使用荧光细胞成像跟踪了分化过程，在每个步骤中测试了必要的标记。他们的研究最近发表在杂志上干细胞研究与治疗。

“你可以把它想象成推拉，”塞顿说。“你可以朝一个方向推它，但你也必须从另一个方向拉它。我可以把它推到神经上，但我必须把它拉到骨头上。我们不知道什么样的组合会起作用。就像在厨房做饭一样，你得往肉汁里加点东西。我们花了很长时间才想出那个完美的食谱。但现在我们做到了，这是非常可重复的。”

塞顿说，她的实验室采用多步骤过程来推导NP-type细胞hiPSCs提供了必要的质量控制，因为科学家正在寻找更多的用途干细胞疗法。

“如果你考虑一种受监管的医疗产品，我们需要在其使用的每个阶段和开发的每个阶段对其进行分类，”她说。“就像制造汽车零部件一样，你在每个阶段都进行质量控制。这就是我们在这里所做的。”

Setton说，研究的下一步包括评估环境线索，如培养表面的硬度，细胞地形和细胞如何附着，并观察它们在转化hiPSCs中的影响。