日本学者利用iPSc生成肌腱样组织,并显著改善小鼠肌腱功能

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Tokyo Medical and Dental (TMDU) 的研究人员利用IPSc人诱导多能干细胞在体外开发了人工肌腱，可以修复常见的肌腱损伤，例如跟腱断裂。

肌腱连接肌肉和骨骼，对于传递和稳定肌肉产生足够的力以调动关节运动至关重要。肌腱损伤可能导致关节运动障碍和生活质量下降，肌腱损伤有多种治疗选择，包括手术修复或保守治疗。

跟腱断裂是一种常见的肌腱损伤，每年发生在 6%–18%的运动员身上，据报道在美国每年影响约100万患者。一旦受伤，大约需要6个月才能恢复工作。然而，以目前掌握的方法,想要在较短的时间达到完全治愈很困难，因为肌腱组织的细胞密度低和神经支配血管能力差而较难修复。

使用干细胞细胞移植的治疗策略正在开发中。

2022年1月发表在《组织工程杂志》上的一项研究中，东京医科齿科大学 (TMDU) 的研究人员成功诱导人类干细胞制造出重建的人造肌腱样组织肌腱模型，并显著改善了小鼠肌腱功能。

人类诱导的多能干细胞 iPSC是一种特殊的干细胞，可以衍生出任何成体细胞，并且可以分化成任何特化的细胞类型。“使用带有Mohawk (Mkx)的hiPSC，我们可以生产人造肌腱组织。” 该研究的主要作者 Hiroki Tsutsumi 解释道。

△iPSC的MSC诱导。iPSC-MSCs中的Mkx过表达促进了肌腱生成潜能：（a）iPSCs生成生物肌腱的完整过程示意图。(c) GFP-iPSC-MSCs和Mkx-iPSC-MSCs ( n = 3) 的定量 PCR。

Mohawk 是一种转录因子，可促进参与肌腱形成的基因表达，从而驱动干细胞分化为肌腱细胞。然后将这些表达莫霍克的干细胞放入专门的3D培养系统中，该系统在细胞生长时对细胞施加机械力。这模拟了肌腱发育的条件并增强了细胞排列和组织，使它们能够产生肌腱样组织。

△(a)GFP-iPSC-MSCs 和 Mkx-iPSC-MSCs 产生的生物肌腱的比较。(b) GFP-bio-tendon 和 Mkx-bio-tendon 表层的 SEM 图像。

接下来，研究小组在肌腱断裂的小鼠模型中测试了人工肌腱。结果令人兴奋。植入六周后，人造肌腱具有与正常未受损小鼠肌腱相似的机械性能。此外，植入的肌腱样组织能够从宿主体内募集和动员肌腱细胞，从而进一步参与修复过程。这证实了其与组织的良好相容性。

“我们证明，源自人类诱导多能干细胞的生物肌腱具有与正常肌腱相似的机械和生物学特性，并且可以在小鼠模型移植手术后相对快速地完全融合，使其成为肌腱受伤后临床应用的有吸引力的策略。

△在移植模型中肌腱样细胞早期浸润到Mkx生物肌腱中，小鼠跟腱移植实验和2周后评估。(a) 小鼠跟腱移植实验的图像。(b) 移植后2周样本的组织学和免疫组织化学 (IHC) 分析。(c) 组织学评分。

总之，Mkx-bio-tendon 是一种有前途的策略，可用于未来在肌腱损伤和疾病中的临床应用。

之前的一些报告描述了从人体细胞中发展出具有足够强度的人造韧带，在这项研究中，我们使用人类诱导的多能干细胞 (iPSC) 成功地生成了肌腱样组织 (生物肌腱)。”该研究的主要作者 Hiroshi Asahara 总结道。

这些有希望的结果表明，一种新的肌腱修复医学策略可能在未来临床上可用，干细胞技术或可让肌腱损伤的彻底修复成为可能。

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