據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月7日（北京時間）報道，美國科學(xué)家在今天的《美國國家科學(xué)院院刊》上報告稱，他們用人體皮膚細(xì)胞制造出了性能穩(wěn)定的骨頭替代品，這使得為骨損傷患者按需制造出個性化且不會發(fā)生排斥反應(yīng)的三維骨移植物成為可能。
紐約干細(xì)胞基金會（NYSCF）研究所的達(dá)瑞嘉·馬拉爾特和朱塞佩·瑪麗亞·德·佩波領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊使用人體皮膚細(xì)胞，并借用“重新編程”技術(shù)，讓成人細(xì)胞重新回到類似胚胎的狀態(tài)，得到的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS）攜帶有與患者一樣的遺傳信息，而且，它們能變成身體內(nèi)的任何細(xì)胞。隨后，科學(xué)家們引導(dǎo)這些iPS細(xì)胞變?yōu)槌晒乔绑w細(xì)胞，并將其種在一個支架上以形成三維骨頭。接著，他們將整個架構(gòu)放在生物反應(yīng)器內(nèi)。生物反應(yīng)器可為細(xì)胞提供營養(yǎng)物、移除廢物并刺激細(xì)胞的生長發(fā)育。
以前的研究已經(jīng)證明，也可以用其他細(xì)胞制造出成骨細(xì)胞，但這樣獲得的成骨細(xì)胞在臨床安全性方面一直飽受質(zhì)疑。患者自己的骨髓干細(xì)胞能形成骨頭和軟骨組織，但無法形成基礎(chǔ)的脈管系統(tǒng)和神經(jīng)間隔。另外，由胚胎干細(xì)胞制造的骨頭可能產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，最終，NYSCF的科學(xué)家們選擇用iPS來克服這些問題。
盡管嚴(yán)重程度不一樣，但目前醫(yī)生們都采用骨移植來治療骨缺損，骨移植物要么源于患者身體的其他部位，要么源于捐贈者或使用人工合成物。這些骨移植物都不能進(jìn)行復(fù)雜的重建，也有可能引發(fā)免疫排斥反應(yīng)及無法同周圍的連接組織整合。
NYSCF的研究團(tuán)隊將新制造出的骨頭代替物移植到免疫系統(tǒng)受損老鼠的皮膚下，12周后，沒有惡性腫瘤出現(xiàn)，骨組織也完全發(fā)育成熟，與此同時，血管細(xì)胞開始與移植物整合。他們表示，分化的iPS細(xì)胞移植入體內(nèi)后可能會形成畸胎瘤（一種腫瘤），但新方法得到的骨替代物沒有出現(xiàn)這一問題，這些結(jié)果表明，這些骨替代物的性能非常穩(wěn)定。
研究人員表示，他們接下來將監(jiān)測血管在骨頭內(nèi)的生長情況，以為人體臨床研究做更詳細(xì)地準(zhǔn)備。這些骨替代物除了在治療領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力，還可用來做骨發(fā)育實驗和其他病理學(xué)實驗的模型，分析結(jié)果有望豐富我們對骨損傷的理解并找到更有潛力的藥物。