“智能”软骨细胞在压力时已编程以释放药物

华盛顿大学医学院的研究人员致力于开发新的骨关节炎治疗方法，具有基因工程的软骨，以提供抗炎药，以响应类似于膝盖或其他对关节压力的运动类似的活动。

骨关节炎的早期症状是对这种运动的疼痛，涉及关节的所谓机械载荷。弯曲或举重伴随的关节疼痛可能会使进行正常活动很难。但是通过改变基因软骨细胞在实验室中，研究人员能够对其进行编程以应对机械应力通过产生A的运动和减肥相关药品打击炎症。

该研究于1月27日在线发表在《期刊》上科学进步。

“布洛芬和萘普生等药物很容易关节痛较低的全身性炎症是骨关节炎疼痛的主要治疗方法，但没有疗法实际上可以防止这种令人衰弱的关节炎患者的关节损害。”骨科手术教授。“我们已经开发了一个名为Mechaneopentics的新研究领域，我们可以在其中设计软骨细胞响应关节的机械载荷。每次细胞都处于这种压力下，它们会产生一种抗炎的生物药物，以减少炎症并限制与关节炎相关的损伤。”

华盛顿大学再生医学中心的联合主任吉拉克（Guilak）和他的团队董事，也是Shriners Hospitals儿童研究主任。路易斯（Louis）首先使用猪的软骨细胞在实验室进行实验，以弄清楚这些细胞在机械压力时的感知。

“在实验室中研究这些细胞，我们能够鉴定细胞中对负载应力的响应和软骨中的基因电路反应的关键途径，这些途径是通过机械负荷激活的，”联合首先作者Robert J. Nims，ph。D.，吉拉克实验室的博士后研究员。

就像智能手机上的触摸传感器一样，在施加压力时会感觉到软骨细胞，并且与关节炎过度压力有关的炎症会导致软骨分解。然而，这些实验中开发的细胞通过分泌阻断软骨损伤的抗炎药来应对这种压力。

吉拉克说：“我们改变了细胞中的DNA片段，告诉他们在感觉到负载时做与正常不同的事情。”“也就是说，制作抗关节炎的药物。”

“这就像打灯，”联合首先作家Lara Pferdehirt说，生物医学工程师以及吉拉克实验室的研究生研究助理。“带有灯光，您可以翻转开关，并打开灯泡。但是在这种情况下，开关是关节的机械加载，灯泡是抗炎药。”

这些细胞被设计为释放白介素-1受体拮抗剂，该药物称为Anakinra（Kineret），用于治疗类风湿关节炎，并显示出治疗关节损伤后发生创伤后骨关节炎的希望。先前在骨关节炎患者中对药物进行的研究表明，只有一次将其注射到联合时，它是安全的，但无效。吉拉克（Guilak）认为，这是因为要恢复正常，必须在较长时期内在关节​​炎关节中释放该药物，同时发生机械负荷。

他说：“这种药物似乎不起作用，除非它连续交付多年，这可能就是为什么它在涉及骨关节炎患者的临床试验中效果不佳的原因。”“在实验室中的细胞实验中，我们使用了我们设计的软骨单元中现有信号系统，以便它们在需要时释放该药物。在这里，我们使用合成生物学来创建一个人工细胞类型，我们可以编程该细胞类型回应我们想要的回应。”

除了减少关节炎关节的炎症外，要使特定的软骨细胞仅在需要时和何处提供药物，才能避免副作用与将强大的抗炎药物长期递送到整个人体有关。这些副作用可能包括胃痛，腹泻，疲劳和脱发。

吉拉克（Guilak）的团队计划使用相同的技术改变其他类型的细胞以制造不同的药物。

Guilak说：“我们可以创建细胞自动生产促疼痛的药物，抗炎药或生长因子，以使软骨再生。”“我们认为，这种策略可能是做我们可能需要做的事情的框架，以解决各种医疗问题，以提供疗法。”

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