科学者たちは、ストレス下にあるときに抗炎症薬を生成するように軟骨細胞を設計しました。
この薬は炎症の破壊的な影響をブロックし、アプローチの可能性を浮き彫りにしました。 将来的には、軟骨と置換組織は、拒絶から身を守るために「設計」される可能性があります。
軟骨を「プログラム」して自分自身を癒す理由
膝や手などの関節は、骨がこすれるのを防ぐために軟骨組織に依存しています。 生涯にわたる摩耗は、軟骨の破壊、および変形性関節症と呼ばれる痛みを伴う状態を引き起こす可能性があります。
変形性関節症の症状には、関節の痛み、こわばり、腫れなどがあります。 世界中の何億人もの成人がこの状態で生活しています。 現在、その進行を予防または逆転させる治療法はありません。
研究者たちは、関節に移植できるように、実験室で新しい軟骨を成長させることに興味を持っていました。 しかし、関節炎の関節には、慢性炎症を促進する多くの分子が含まれています。 この炎症は、通常の動きによって生じる身体的ストレスに加えて、 また、交換用の軟骨をすばやく破壊することもできます。
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博士が率いる研究グループ。 Farshid Guilak セントルイスのワシントン大学の研究者は、軟骨細胞が炎症から身を守るように設計できるかどうかをテストしました。 概念実証研究では、チームは豚の軟骨細胞を変更しました あなたがストレスを感じているときに抗炎症分子を生成します。
研究者たちは最初にと呼ばれるタンパク質を特定しました TRPV4 圧縮下の細胞内の変化を検出する軟骨細胞膜。 彼らは、TRPV4が浸透圧負荷と呼ばれる細胞内の体液の変化によって活性化されることを発見しました。 タンパク質は、機械的な力によっても引き起こされる可能性があります。
反応は顕著です
チームは、ストレスに応答して、TRPV4が炎症と代謝に関連する軟骨細胞の特定の遺伝子経路を活性化することを示しました。
研究者はこれらの遺伝子回路を変更しました 抗炎症分子を生成する インターロイキン-1受容体拮抗薬（IL-1Ra）と呼ばれます。 次に、これらの回路を備えた細胞を培養して軟骨を形成した。
自己治癒軟骨
機械的な力や浸透圧負荷にさらされると、細胞は操作されます 産生されたIL-1Ra。 生産のタイミングと期間は、使用される遺伝子回路に依存していました。
これは、さまざまな時間にオンとオフを切り替えるさまざまな細胞経路を活用することで、生産をカスタマイズできることを示唆しています。 おかげで軟骨 バイオエンジニアリング それは、さまざまな時期に、さまざまな種類の勧誘に応じて「治癒」を生み出します。
最後に、研究者らは、IL-1Ra産生が炎症性環境で軟骨細胞を保護できるかどうかをテストしました。 変形性関節症に見られるのと同様の環境。
したがって、彼らは、人工軟骨を炎症性分子と浸透圧負荷の両方にXNUMX日間さらしました。
一人でやる人は誰でもXNUMX人になります
その時の終わりまでに、IL-1Raを産生していなかった軟骨は壊れていました。 逆に、分子を生成した軟骨はその構造と強度を保持していました。
これらの結果は、生体組織を操作して独自の治療薬を製造する能力を示しています。 「この戦略により、さまざまな医学的問題に対応して治療を提供するように細胞をプログラムできると信じています」とギラック氏は言います。
