蒙大拿大学（University of Montana）的研究人员及其合作者开发出了一种在头颈部制造人类软骨的新技术，有可能彻底改变颅面缺损和损伤的治疗方法。蒙大拿大学生物科学部生物学教授马克-格兰姆斯（Mark Grimes）解释说，他们已成功促使干细胞转化为通常形成人类颅面软骨的细胞类型。干细胞具有自我更新和分化成各种细胞类型的能力。

这张图片显示的是蒙大拿大学实验室制作的器官组织的基因表达模式图，这些器官组织正在向形成人类软骨的细胞过渡。图中叠加的类器官图片显示出明显的外层和内层。图片来源：马克-格兰姆斯提供

"通常产生这种软骨的细胞被称为神经嵴细胞，"格兰姆斯说。"我们发现了一种从神经嵴细胞生成颅面器官组织的新方法。有机体是器官的简化微缩版，它模仿器官的结构和基因表达，是某些人体组织的良好模型，我们可以用人体组织无法实现的方式对其进行研究。"

美国每年出生 23 万名颅面缺损儿童，他们对新方法再生人体软骨的需求尚未得到满足。在实验室中培育软骨还能带来有效的治疗方法，修复因外伤造成的颅面软骨损伤。

研究人员研究了RNA和蛋白质水平的基因表达数据，揭示了软骨细胞是如何从干细胞中产生的。他们发现，干细胞在早期阶段进行交流，成为弹性软骨，而弹性软骨正是人类耳朵的组成部分。

为此，研究小组使用了大量的生物标记分析和机器学习模式识别技术，以了解细胞分化成软骨时所涉及的细胞信号通路。

目前的整形外科技术很难重建人的耳朵、鼻子或喉部等自然特征，而且如果不使用免疫抑制剂，移植的组织往往会被排斥。

格兰姆斯说："要在实验室中使用源自患者的干细胞生成颅面软骨，就必须了解人类特异性分化机制。我们的目标是制定一个利用人类干细胞生成颅面软骨用于移植的方案"。

编译自/ScitechDaily

DOI: 10.1016/j.isci.2024.109585