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鰩魚獨特模型或成人類骨關節炎新型療法靈感來源

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2020/05/13
一隻小猬白鰩(Leucoraja erinacea)孵化(左),一個小猬白鰩孵化的骨骼製備(右),軟骨染成藍色,礦化組織染成粉紅色。圖片來源:安德魯·吉利斯
哺乳動物的關節軟骨是自發修復能力差的無血管組織。接近四分之一的美國人患有關節炎,最常見的原因是保護關節的軟骨磨損。隨著年齡的增長或受傷,無法長出新的軟骨。與人類和其他哺乳動物不同,鯊魚、鰩魚 (skates)、魟魚(RAY)的骨骼完全由軟骨構成,在整個成年期都在繼續生長。

5月12日在eLife上,由英國劍橋大學動物學系、 美國查爾斯河實驗室、 美國海洋生物實驗室共同發表的最新研發現,成年鰩魚可以自發修復受傷的軟骨。這是研究生物體中成年軟骨修復的第一個已知例子。研究小組還發現,重新治癒的鰩魚軟骨沒有形成疤痕組織。

這項研究的資深作者,英國劍橋大學惠特曼海洋生物實驗室科學家安德魯·吉利斯說:「鰩魚和人類使用許多相同的基因來製造軟骨。可以想像,如果鰩魚能夠像成年人一樣製造軟骨,那麼我們也應該能夠做到。」

為了解軟骨魚中軟骨的生長和癒合,研究人員對猬白鰩 (Leucoraja erinacea) 進行了一系列實驗。研究顯示猬白鰩中軟骨的胚胎發育,與哺乳動物的軟骨發育鏡像,其中軟骨細胞共表達編碼轉錄因子Sox5、Sox6和Sox9的基因。然而,無論是在外周軟骨細胞,還是在包裹骨架的纖維軟骨膜細胞中,猬白鰩發育中的軟骨轉錄特徵持續存在到成年期。研究團隊在成年鰩魚中發現了能夠產生軟骨細胞的祖細胞。在軟骨受傷的實驗中,鰩魚還被證明可以自發修復受損的軟骨。

吉利斯說:「我們正在研究它們如何製造軟骨的遺傳學,不是作為通往骨骼的中間點,而是作為最終產品。」

修復人類軟骨的療法很少,且目前存在的療法有嚴重的局限性。隨著人類的發展,幾乎所有的軟骨最終都會變成骨骼。軟骨修復中使用的幹細胞療法面臨著同樣的問題-細胞通常會繼續分化直至成為骨骼,不會停留在軟骨。但是在鰩魚中,幹細胞不產生軟骨作為墊腳石。因此,鰩魚為人類軟骨形成和軟骨修復提供了獨特的模型,並可能會為基於骨骼細胞疾病(如骨關節炎)的新型細胞療法提供靈感。

這項研究尚處於早期階段,但是吉利斯和其團隊希望,透過了解軟骨修復過程中成年鰩魚活躍的基因,可以更好地了解如何阻止人類幹細胞療法分化為骨骼,為人類骨關節炎新型療法提供靈感。