JMT日本医疗——可以治疗与椎间盘退变相关的腰痛的新技术-用iPS细胞制成的软骨样髓核再生椎间盘

点击量：144   日期：2022-06-02 09:04    编辑：JMT日本医疗

概述

Noriyuki Tsumeki教授（大阪大学研究生院/京都大学iPS细胞研究与应用中心临床应用研究部）等的研究小组将由人类iPS细胞制成的软骨样髓核组织用于脊柱的髓核。明确了通过将软骨移植到切除的动物模型中可以防止椎间盘的退化。

椎间盘髓核的退化和消失会导致腰椎疾病，如腰痛。由于受损的髓核不会自发愈合，因此有望进行再生治疗，但没有可以移植的组织来替代或替代髓核。

此次，研究小组组通过在单细胞水平综合考察髓核和软骨的基因表达，阐明了髓核中软骨样髓核组织的特性。然后，我们进一步进行基因图谱分析，明确了诱导人iPS细胞分化为软骨所产生的组织对应于软骨样髓核组织。当将源自这种人iPS细胞的软骨样髓核组织移植到动物模型中时，可以防止椎间盘的退化（图）。移植的组织植入并表现出接近正常椎间盘的机械性能，表明它在替代髓核方面发挥了作用。

图将人 iPS 细胞衍生的类核组织 (hiPS-Cart) 移植到大鼠椎间盘退变模型中6 个月后的组织图像。

A正常（假手术组）椎间盘。髓核及其上下的带状生长软骨板被染成红色。

B核切除组。髓核消失，椎间盘退化破坏，上下生长软骨板塌陷。

C髓核切除后移植hiPS髓核的一组。保留了椎间盘的结构，也保留了带状生长的软骨盘。

D用特异性识别人波形蛋白的抗体对 C 的连续切片进行免疫染色。可以看出显示了人体细胞的存在，即移植的hiPS髓核是活的。

这些实验的结果表明，通过移植iPS细胞来源的软骨样髓核组织治疗椎间盘退变引起的腰椎疾病，可以恢复脊髓运动功能，缓解椎间盘退变引起的疼痛，有望为发展做出贡献。

研究背景

髓核是构成椎间盘中央部分并为脊柱提供缓冲和活动性的组织。髓核退变消失引起腰痛，退变髓核不愈合。期待通过细胞移植来开发再生疗法，但还不可能再生出替代髓核的组织。

研究内容

课题组利用单细胞RNA测序的方法，在单细胞水平上，对与人类同为灵长类动物的猴子髓核和软骨中的基因表达进行了全面调查。结果，在转录表达水平上揭示了髓核由软骨样组织和脊索样组织组成。然后，从人类iPS细胞中创建了与软骨样髓核相对应的组织（hiPS-Cart），并移植到导致椎间盘退变的大鼠动物模型中髓核缺失的部分。发现移植的人类 hiPS-Cart 可以存活至少 6 个月，并防止椎间盘退化。机械测试表明，移植组织具有接近正常椎间盘的机械性能。此外，通过移植后进行单细胞RNA测序分析，发现hiPS-Cart在移植到椎间盘后发生了适应椎间盘缺氧环境的细胞分化。

与以前的移植不同，hiPS-Cart 含有一种细胞外基质，它可以使细胞存活和分化。因此，hiPS-Cart 移植并实现了髓核的功能，再生了替代髓核的组织​。

本研究成果对社会的影响（本研究成果的意义）

日本约有 1300 万人患有腰痛，其中 20-40% 被认为是由椎间盘退变引起的。椎间盘退变通常被认为始于髓核的退变和消失。

根据这项研究的结果，有望通过将hiPS-Cart移植到退化或消失的髓核中，开发一种可预防椎间盘退变并从根本上治愈腰痛的再生治疗方法。

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