科研信息 | 科学家利用声波将干细胞转化为骨细胞，致使骨骼再生！

骨骼方面的疾病通常都十分棘手。骨骼的再生十分缓慢，而且为了治愈断折或缺损的骨骼时，传统医治手段往往采用金属或高分子材料植入【1】，而这些材料的腐蚀及排异特性带来的疼痛令人彻夜难眠。

而且，这种痛苦会在漫长的骨骼发育过程中一再上演。在短时间内，自身的骨细胞增殖速度难以应对骨骼修复的需求缺口。我们常说“伤筋动骨一百天”，就是对筋骨愈合进程缓慢的经验之谈。

运用尖端医疗手段促进骨骼修复的医疗方案属于再生医学的范畴，充分联结生物与工程两大学科，基于对人体正常组织的生理功能研究，实现创伤修复和再生——再生医学中比较热门的是干细胞治疗方案，很自然地，医学研究者们开始设想如何利用干细胞强大的增殖和多向分化潜能来满足骨骼再生对骨细胞的迫切需求。

传统治疗方案中，医疗机构医治骨骼坏损所需的间充质干细胞（MSCs）大都取自于骨髓，也就是骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMMSCs）：将骨髓接种在组织培养瓶上就能观察到贴壁形成的纤维样细胞，作为骨髓中非血细胞的部分，它最终能够分化为软骨、骨或脂肪细胞【2】。

近年来在小鼠身上反复进行了骨骼干细胞发育谱系和分化潜能的实验，目前已经清楚骨髓间充质干细胞可通过旁分泌及自分泌途径刺激骨骼再生，随着骨形成蛋白（BMPs）、血管内皮细胞及血小板来源的生长因子、表皮生长因子等加入战团，最终实现调节病理部位的炎症反应并促进骨骼修复。

近日，来自皇家墨尔本理工大学（RMIT）的研究者针对骨骼间充质干细胞进行的实验又有了新突破。他们利用高频声波震动诱导骨髓间充质干细胞定向分化为骨细胞——以10MHz的频率、每日10分钟的持续时长连续刺激5天，通过某些标志物水平的探测可知，其正在向骨细胞转化【3】。

这种方式对于设备要求极低，而且干细胞的提取和扩增技术已经相对成熟，配合这种定向诱导方式完全有可能为骨骼修复提供稳定的供应源，后续的治疗方式在实施上也不存在难度，仅需将干细胞制剂注射到病灶位置就可以实现骨骼生成。

间充质干细胞不仅可以促进骨骼修复，并且在骨关节炎（Osteoarthritis，OA）的治疗方案中也能够大放异彩。它主要通过分泌体提供的生物能量、增加细胞数量和免疫调节促进软骨再生【4-5】。

目前我国患有骨关节炎的病人约有1亿人，其中九成左右的病患采取保守治疗，而剩余的重症患者需要经过人工关节置换才能缓解病症。尽管临床上已经采取了组织工程软骨或自体软骨细胞移植等方式进行修补，但间充质干细胞的注射疗法显然更具可操作性。

随着大量干细胞治疗方案的出炉，我们可以期待在未来某一天能听闻采用干细胞注射的方式短期内快速治愈骨骼损伤，甚至摆脱钢板或钢钉植入、取出的痛苦。

参考资料：

【1】 邵楠楠. 高分子复合材料的制备及其在骨修复、骨肉瘤治疗方面的评价[D].中国科学技术大学,2019.

【2】 陈尔曼. SIRT7调控骨髓间充质干细胞成骨分化和血管生成促进骨修复[D].浙江大学,2019.

【3】https://baijiahao.baidu.com/s?id=1725443971000390914&wfr=spider&for=pc

【4】 古丽玲. 间充质干细胞旁分泌蛋白在软骨修复中的作用及机制研究[D].贵州大学,2021.

【5】 夏琰. 人脐带间充质干细胞来源外泌体通过调控血管新生促进大段骨缺损修复的作用及机制研究[D].中国人民解放军海军军医大学,2021.

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