未來軟骨修復的熱點方向：層粘連蛋白促進幹細胞增殖

2020-11-25 中國組織工程研究雜誌

文題釋義：
軟骨細胞周基質：與細胞外基質不同，是包繞在軟骨細胞周圍的一層狹窄基質條帶。軟骨細胞周基質主要由Ⅳ型膠原和基底膜蛋白多糖構成，與所包繞的軟骨細胞共同構成軟骨結構單位，其生物力學特徵對於軟骨生理功能有重要意義。
軟骨組織工程生物支架：由支架材料、有軟骨分化能力的種子細胞以及生長因子複合而成，具有良好的生物活性、組織相容性、生物力學特性，主要包括多重複合的仿生支架、納米支架材料、水凝膠支架等。
背景：層粘連蛋白可以促進幹細胞增殖的特性已被予以廣泛關注。
目的：綜述層粘連蛋白促進多種不同類型幹細胞增殖的作用機制，為幹細胞成軟骨研究與應用提供可靠的理論依據。
方法：檢索中國期刊全文資料庫(CNKI)、萬方資料庫、PubMed以及Web of Science等資料庫2010年1月至2019年10月發表的相關文章，中文檢索詞為「層粘連蛋白」「幹細胞」，英文檢索詞為「laminin」「stem cell」，篩選與層粘連蛋白作用機制、幹細胞行為變化、軟骨再生組織工程等內容緊密相關的文獻，剔除重複、與主題相關性較差的文獻，最後納入57篇文獻進行綜述。
結果與結論：①總結了層粘連蛋白的結構特點，分析整理了層粘連蛋白在軟骨發育、退化過程中的時空變化，同時對比了天然軟骨組織與組織工程軟骨組織中層粘連蛋白表達的分布差異；②闡述了層粘連蛋白對胚胎幹細胞、誘導多能幹細胞、成體幹細胞等的增殖調節作用；③提出了層粘連蛋白與幹細胞共同用於軟骨再生的熱點方向，為未來軟骨缺損與再生治療提供理論依據。
https://orcid.org/0000-0003-1171-6699(孫鈺); https://orcid.org/0000-0002-3867-1809(張曉波)

中國組織工程研究雜誌出版內容重點：幹細胞；骨髓幹細胞；造血幹細胞；脂肪幹細胞；腫瘤幹細胞；胚胎幹細胞；臍帶臍血幹細胞；幹細胞誘導；幹細胞分化；組織工程


關鍵詞: 幹細胞, 祖細胞, 胚胎幹細胞, 成體幹細胞, 軟骨, 再生, 層粘連蛋白, 因子

文章來源：張曉波, 張 傑, 孫 鈺. 未來軟骨修復的熱點方向：層粘連蛋白促進幹細胞增殖[J]. 中國組織工程研究, 2021, 25(1): 141-145.

閱讀更多請登錄《中國組織工程研究》雜誌官網

相關焦點

  • 未來軟骨修復的熱點方向:層粘連蛋白促進幹細胞增殖
    軟骨細胞周基質主要由Ⅳ型膠原和基底膜蛋白多糖構成，與所包繞的軟骨細胞共同構成軟骨結構單位，其生物力學特徵對於軟骨生理功能有重要意義。 軟骨組織工程生物支架：由支架材料、有軟骨分化能力的種子細胞以及生長因子複合而成，具有良好的生物活性、組織相容性、生物力學特性，主要包括多重複合的仿生支架、納米支架材料、水凝膠支架等。 背景：層粘連蛋白可以促進幹細胞增殖的特性已被予以廣泛關注。
  • 應用濃縮生長因子促進幹細胞增殖及成骨分化修復口腔頜面部缺損的...
    PDGF是高效的促有絲分裂因子、多種細胞的強效吸引劑，能夠維持新生血管的穩定性，促進幹細胞的成骨分化，被認為是組織修復與再生的關鍵調節因子。TGF-β是一種分泌蛋白，具有良好的生物活性和多種調節功能，能夠激活軟骨形成及幹細胞成骨分化，在骨癒合過程的早期和中期起關鍵作用。
  • 幹細胞有效治療關節炎，促進骨關節軟骨損傷修復
    間充質幹細胞通過兩種不同機制發揮作用，一種機制是通過定向分化直接修復受損組織；另一種機制是通過分泌一些因子，抑制局部炎症進展，促進局部受損組織自身修復能力，因此，治療骨關節炎的關鍵是阻止軟骨和滑膜組織的免疫炎症以及軟骨細胞過度凋亡的進程，促使軟骨祖細胞再生、修復受損的軟骨。
  • 無支架-基於間充質幹細胞軟骨修復技術的研究現狀
    ，因為軟骨缺乏血供，缺乏能遷移、增殖及參與修復反應的未分化細胞等因素，導致關節軟骨修復能力有限，關節軟骨損傷後的修復主要表現為瘢痕形成與軟骨增厚，這種修複方式會大大增加其發展成骨關節炎的風險。因此，為了儘量減少未知的風險，如果支架在整個治療過程中可以避免使用，就可免除這方面的顧慮，但是如何在不使用支架的同時，又能促進細胞增殖以及將修復組織整合到軟骨受損部位又成為了新的問題。為了解決這些問題，一種新的「無支架-基於間充質幹細胞的輸送系統」慢慢興起，這種技術被視為新一代軟骨損傷修復的幹細胞療法而受到了大批研究人員和臨床醫生的青睞，以下對這一技術的研究進展作一綜述。
  • 揭秘幹細胞是如何進行組織修復與再生的
    幹細胞能夠通過分化與增殖，發育形成具有特定功能的成熟細胞系，從而促進或完成組織的修復與再生。 根據分化能力幹細胞可分化為以下幾類：1、全能幹細胞：具有自我更新和分化形成任何類型細胞的能力，有形成完整個體的分化潛能，如胚胎幹細胞 ，具有與早期胚胎細胞相似的形態特徵和很強的分化能力，可以無限增殖並分化成為全身200多種細胞類型 ，進一步形成機體的所有組織、器官。
  • 幹細胞,實現軟骨再生!
    隨著幹細胞研究的飛速發展，幹細胞在治療退行性關節炎和韌帶損傷以及一些運動造成的軟骨損傷方面帶來了很大的突破。它跟以往的一些治療方法截然不同。細胞激活後，在體內能夠正常生長、增殖、修復損傷，阻止關節結構進一步破壞，抑制異常的機體免疫功能，遏制併發症的發展，從而恢復機體的正常功能。
  • 仿貽貝誘導羥基磷灰石原位礦化的高強度水凝膠用於軟骨修復
    生物聚合物基水凝膠具有與細胞外基質相似的特性，為細胞黏附和增殖提供了三維結構。各種生物聚合物，如明膠、膠原蛋白、透明質酸、絲素蛋白和殼聚糖已被用來製備用於組織工程的水凝膠。其中膠原蛋白及其明膠衍生物廣泛應用於水凝膠、支架、組織再生膜，特別是關節軟骨。近日，西南交通大學魯雄教授團隊以貽貝為靈感，採用一鍋法同時聚合兩層骨軟骨缺損修復液，開發了一種雙層水凝膠。
  • 組織修復與再生,幹細胞到底扮演一個什麼樣的角色?
    局部細胞和組織損傷後，機體對損傷所形成的缺損進行修補恢復的過程稱修復。修復是機體抗損傷的表現，組織修復主要是通過再生來完成的。再生是體內細胞或組織損傷後，由鄰近健康細胞分裂增殖來修補的過程。
  • 淋巴細胞分泌的蛋白減少心臟損傷後的細胞死亡促進心臟再生和修復
    來源：血管與腔內血管外科雜誌在發達國家，心臟病是導致死亡的主要原因，許多科學家正在研究如何刺激心肌細胞增殖，作為改善心臟修復的工具。雖然幹細胞或移植細胞等技術已經在臨床試驗中得到了探索，但這些努力已經證明是困難的。但研究發現淋巴管系統，一種輸送全身炎症細胞的血管網絡，其新功能被發現包括在肥胖、神經系統疾病、青光眼和心血管疾病中的作用。
  • 幹細胞療法從這2方面修復改善椎間盤退變
    由於它是人體內最大的無血管結構，退化或受損後很難通過其自身修復，且具有不可逆性。隨著再生醫學理念興起，幹細胞療法在運動損傷與骨科退行性疾病中獲得廣泛關注。鑑於此特點，科研人員開始使用幹細胞對椎間盤退變疾病過程進行幹預，以達到減緩椎間盤退變進程或修復椎間盤的目的。
  • 微小RNA-138-5p與軟骨細胞增殖和自噬的關係
    基質金屬蛋白酶可以直接參與I型膠原蛋白及聚集蛋白聚糖的降解，促進軟骨的退化，而在許多骨關節炎疾病中也發現了基質金屬蛋白酶表達上調。目的：探究微小RNA-138-5p(miR-138-5p)對軟骨細胞增殖和自噬活性的調節及其作用機制。
  • 未來醫學的發展熱點:幹細胞與再生醫學
    會議就「再生醫學的概念與範疇」、「再生醫學與組織工程的關係」、「再生醫學與幹細胞的關係」、「再生醫學與生物力學的關係」以及「再生醫學將來發展的重點方向」等五個中心議題進行了廣泛深入的討論。生醫學的概念與範疇有位專家認為，再生醫學是通過研究機體的正常組織特徵與功能、創傷修復與再生機制及幹細胞分化機理，尋找有效的生物治療方法，促進機體自我修復與再生，或構建新的組織與器官，以改善或恢復損傷組織和器官的功能的科學。他提出移植幹細胞可優勢分布於損傷局部，但數量有限（<3%），將基因克隆到腺病毒表達載體能加強定向，轉染幹細胞使之增加基因表達，增強了促癒合作用。
  • 幹細胞有效修復運動損傷!挽救了C羅等球星的職業生涯
    恢復慢的原因之一是，肌腱、韌帶和軟骨缺乏交錯的血管網，而其他器官能夠利用這樣的血管網快速將可分泌修復與生長因子的細胞運輸到位，這些因子可以促進細胞繁殖與分裂。有了這個背景，幹細胞療法的原理就一目了然了：讓損傷部位獲得大量有組織修復能力的細胞，這樣身體會以快得多的速度自行修復。今天，就來和大家分享除了C羅，幹細胞還拯救了哪些著名運動員的職業生涯呢？
  • 幹細胞療法能否實現半月板損傷的臨床修復?
    利用幹細胞療法進行半月板損傷修復 近年來，隨著幹細胞研究的不斷深入，幹細胞在人類多種疾病的幹預方面取得了驚人成果。幹細胞被證實在特定的條件下，能夠分化再生為機體各個組織和器官所需的不同類型的細胞，如造血細胞、肝細胞、骨細胞、軟骨細胞等。因此，幹細胞療法也成為了半月板損傷修復研究的一個新思路。
  • Nat Rev Mol Cell Biol:幹細胞的小生境
    對於幹細胞的維持而言，在物理上貼緊小生境同樣很重要，如今Niola等人發現了ID（DNA結合的抑制因子）蛋白質如何使神經幹細胞同步發生對其小生境的乾性和錨定。突變小鼠——神經幹細胞中的Id基因被特別敲除——會在出生後的24小時內死亡，並且它們的腦細胞增殖能力表現出了明顯的減少。重要的是，與對照細胞相比，神經幹細胞以更高的頻率退出了細胞周期，同時幹細胞隔室也被減小了。
  • 前沿:幹細胞移植治療肝硬化最新研究進展
    近年來，隨著幹細胞技術的飛速發展，作為再生醫學的核心，幹細胞幹預有望成為繼藥物幹預和手術幹預之後的另一種有效的疾病幹預方法，為未來醫學發展提供新的方向。幹細胞是一種具有自我更新，自我複製，無限增殖和多向分化特徵的早期未分化細胞，在醫學界被稱為「萬能細胞」。其可在特殊情況下分化為特定的組織，包括肝細胞，心肌細胞等。由於其具有收集方便，排斥率低，安全可靠等優點，已成為神經系統疾病、內分泌代謝性疾病及消化系統疾病，其中包括肝硬化疾病的研究的熱點。
  • Science advances|3D列印具有雙因子釋放和梯度結構的軟骨組織
    然而，在軟骨修復中，開發能夠模擬軟骨的梯度、各向異性結構特徵，以及不同層中的信號傳導機制的仿生軟骨結構，來誘導區域依賴性的軟骨定向分化和ECM沉積，仍然是當前最大的挑戰。以往研究表明，具有較小孔徑（100~200μm）的支架可以更好地促進骨軟骨再生中的軟骨形成。然而，支架孔徑過小抑制了成骨形成和血管生成，不利於氧和營養物質的傳遞和與宿主組織的整合。
  • 骨形態發生蛋白誘導骨髓間充質幹細胞成骨分化的研究進展
    不過單純的BMSCs中部分細胞在沒有成骨誘導因素的條件下也可向成骨細胞分化，普通兔BMSCs複合脫鈣骨能夠成功誘導兔膝關節軟骨缺損修復。相對於單純的BMSCs，其向成骨分化的能力與其所處的生長環境密切相關。IshikawaH等體外培養BMSCs過程中給予rhBMP2幹預，細胞增殖能力增強，同時在傳代過程中仍保持成骨分化能力。
  • 劉光慧/曲靜/張維綺合作揭示核心節律蛋白延緩幹細胞衰老及促進...
    然而，核心節律蛋白在人類成體幹細胞衰老過程中的調控作用尚不明確，能否通過靶向核心節律蛋白來延緩衰老或者防治衰老相關疾病也有待探索。7月31日，中國科學院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組和中國科學院北京基因組研究所張維綺研究組合作在Cell Research雜誌在線發表研究論文，該研究首次揭示了核心節律蛋白CLOCK具有拮抗人幹細胞衰老的新型功能。
  • 科學網—間充質幹細胞:組織修復的理想「種子」
    英國《新科學家》周刊網站日前報導，一名因視網膜細胞變性而致盲的男子，通過試驗性的幹細胞療法重見光明。可以說，在攻克許多醫學難題方面，幹細胞研究被學界寄予厚望。 在近日舉辦的2013年細胞治療技術研討會上，幹細胞家族的重要成員「間充質幹細胞」，其治療技術的研究成為熱點話題。