硅内模型有助于对健康和疾病椎间盘的综合研究

脊柱由24个椎骨组成，可向躯干提供轴向支撑和向穿过其中心腔的脊髓的保护。椎骨通过椎间盘连接。这些盘是高度水合的，柔性且具有高度机械抗性的。它们允许列其灵活性，并在日常活动中作为减震器，如行走，跑步，跳跃情况，如跳跃。

这些独特的特点是由椎间盘的组织组成和结构。在它的中心，有一个凝胶状的物质叫做髓核(NP)。它被纤维软骨(纤维环)所包围，向侧面限制了NP，使其内部具有较高的流体压力，从而在机械上稳定椎间盘，就像充气的轮胎。NP的上下是薄层软骨(软骨终板，CEP)，将NP和椎骨AF的内部分开。这些软骨层调节椎体和NP之间的水和重要生物分子的交换，从而有助于椎间盘的力学和功能生物学调节。

该杂志最近发表了一项研究生物信息学利用实验知识提出了一个研究椎间盘的模型，并首次采用系统生物学中的网络建模解决方案，模拟NP细胞暴露于三维多因素生物化学环境中的细胞行为。本研究由UPF信息与通信技术(DTIC)系附属的BCN医疗技术研究中心(BCN MedTech research Unit)成员进行，UPF博士生Laura Baumgartner作为本文第一作者，在Jérôme Noailly的指导下进行。

硅内模型研究椎间盘退变

椎间盘退变的定义是逐渐失去水分和结构，从而导致功能丧失。它不同于自然老化的磁盘，其症状的早期发作，这对劳动力有严重的影响。它是慢性腰痛的一个主要风险因素，而慢性腰痛又会导致残疾。

椎间盘的渐进性退化包括显微镜下病变的积累，很可能是由局部细胞活性的(长期)改变引起的，这对保持组织的完整性至关重要。导致这种细胞活性变化的因素尚不完全清楚，似乎是由多种机械和生化刺激的相互作用引起的，这限制了体内或体外的探索。这种知识的缺乏意味着，对衰弱的腰痛的治疗不能解决根本问题，因此主要集中在具有高度可变和短期效果的疼痛控制上。

硅基型造型特别有吸引力，因为它允许将不同刺激的影响整合到暴露于三维多学会环境的细胞核脉搏细胞上。它还提供了测试大量可能的变性情景，这可能解释临床病例的巨大变异性，这是通过进行实验来说是不可能的。

由于Laura Baumgartner更详细地解释，“本研究中使用的硅基型建模是基于药剂的模型，模拟了1mm³的体积，用4000个细胞核作为药剂。核细胞中的细胞活性估计在椎间变性发生的组织的各种组分的表达：在椎间变性的情况下可能受到影响：形成蛋白聚角聚集体和I型，II和III型胶原的中央蛋白质聚糖蛋白，以及降解组织的两种蛋白酶，酶链粒子-1（MMP-3）和Adamts，对聚集体的特定亲和力。“获得发炎和非发炎细胞的值。此外，通过不同的生化型材估计细胞活力。这种细胞活性的调节将决定椎间盘组织组成的成分及其维持其完整性，保留水并充分承担其作用的能力。

这种先进的模型，其第一个结果已被验证，首次提供了预测风险因素的可能性，如代谢问题，可影响椎间盘细胞的营养，放松问题的炎症系统，可导致其过度活动，或者是形态上或者机械上的危险因素。

该研究为探索椎间盘及其对大量背痛问题的处理提供了一个新的视野。这一潜力将在新的欧洲项目Disc4All (H2020-MSCA-ITN-ETN-2020 GA:955.735)，由Jérôme Noailly协调，于2020年底开始，将开展15篇关于椎间盘退变机制的综合描述，并利用这些描述对患者进行分层，最终目标是找到新的治疗靶点。

提高对椎间盘再生的认识

今年1月，同一作者在国际分子科学杂志上发表了一篇文章，介绍了先前关于椎间盘再生的病理生理学和先进策略的广泛综述。它对现有的多尺度函数和调节方法进行了综合分析椎间盘在健康和疾病方面，潜在的再生策略和硅内模型可能为先进疗法的发展提供支持。

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