皮肤细胞“变身”活性骨细胞
【医线传真】
科技日报讯 （记者赵汉斌）6月20日，记者从云南省骨与关节疾病基础研究重点实验室获悉，该实验室主任胡敏团队通过化学重编程和球状化技术，将皮肤成纤维细胞转化为诱导性成骨细胞。这为严重骨折或骨不连的临床治疗提供了创新解决方案。相关研究发表在国际期刊《生物活性材料》上。
“传统的骨折治疗方法包括骨移植和使用人工骨材料，但这些方法手术创伤大，并发症风险高，且存在局限性。人工骨材料虽然能提供一定的支撑和填充作用，但其生物活性和骨诱导能力相对较弱，难以满足复杂的骨缺损修复需求。异体骨移植则存在免疫排斥反应和疾病传播的风险。”论文第一作者、昆明学院骨与关节疾病基础研究云南省重点实验室副主任李燕皎说。
研究团队注意到，在人类皮肤、结缔组织等处，存在着一类成纤维细胞，它具有潜在的高增殖能力和重编程可塑性，而且可通过特定方法改造成其他类型细胞。因此，它也是再生医学研究领域多种人造功能细胞的理想“种子”来源。
李燕皎介绍，研究团队利用小分子化合物组合成功将成纤维细胞重编程为具有良好功能活性的诱导性成骨细胞。该细胞具备了与天然成骨细胞高度相似的生物学特性，为开展骨损伤的自体细胞治疗，尤其是老年人骨损伤的自体细胞治疗奠定了基础。
为了让这些诱导性成骨细胞更具临床应用价值，研究团队将它们制成了球状体。“球状体结构能够模拟体内细胞的三维生长环境，增强细胞的活性和功能。”论文共同第一作者、团队成员蒋斌介绍。
此外，与传统的二维单层细胞培养相比，诱导性成骨细胞球具有更高的细胞存活率、更强的功能活性以及更好的对骨缺损病灶微环境的适应能力。
为了验证诱导性成骨细胞球在骨缺损修复中的效果，研究团队在股骨的临界骨缺损小鼠模型上进行了实验。实验结果显示，移植这类细胞的小鼠在28天后，骨缺损部位被桥接骨痂覆盖，与年轻供体来源的骨髓间充质干细胞移植效果相当；而接受成纤维细胞移植的小鼠，则未观察到明显的骨修复现象。
进一步的研究表明，诱导性成骨细胞球能够显著提高骨缺损部位的骨体积分数、骨表面积分数、骨小梁数量和骨密度等指标。
“诱导性成骨细胞球在体内移植后，保持了良好的功能活性，能够分泌骨基质蛋白和血管内皮生长因子，促进血管生成和骨组织再生。”蒋斌说，此外，移植诱导性成骨细胞球后，骨缺损部位的活性氧水平显著降低，这有助于保护移植细胞和周围组织，提高修复效果。通过对移植这种成骨细胞球的小鼠进行长期观察和系统检测，研究团队未观察到肿瘤形成等异常情况。
这一突破，不仅有望解决临床治疗中同种异体骨来源严重不足的现实问题，也为利用自体组织工程骨精准治疗骨损伤奠定了基础，有利于进一步推动再生医学的发展。目前，此项研究还处于动物实验阶段，未来研究团队将在开展更大规模动物实验的基础上，在亚洲、欧洲与大洋洲开展多中心临床试验，充分验证其安全性和有效性。
