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、このアプローチの可能性を強調しました. 将来的には、軟骨と置換組織が拒絶反応から身を守るように「設計」されるかもしれません.
軟骨が自然治癒するように「プログラム」する理由
膝や手などの関節は、骨同士がこすれ合うのを防ぐために軟骨組織に依存しています。 生涯にわたって着用すると、軟骨が破壊され、変形性関節症と呼ばれる痛みを伴う状態になる可能性があります.
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、実験室で新しい軟骨を成長させて、関節に移植できるようにすることに興味を持っていました. しかし、関節炎を伴う関節には、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。 ファルシド・ギラック セントルイスのワシントン大学の研究者らは、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、チームは豚の軟骨細胞を改変しました 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 が浸透負荷と呼ばれる細胞内の液体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。 これらの回路を持つ細胞は、軟骨を形成するために培養されました。
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 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。 変形性関節症に似た環境。
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生成する能力を示しています。 「この戦略により、細胞をプログラムして、さまざまな医学的問題に対応する治療法を提供できると考えています」と Guilak 氏は述べています。
