干细胞治疗纠正了儿童障碍小鼠模型的颅骨、脑功能

科学家们利用干细胞再生部分颅骨，纠正了患有颅缝早闭的年轻老鼠的颅骨形状，并扭转了它们的学习和记忆缺陷。据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)称，在美国每2500名新生儿中就有1名患有这种疾病。目前唯一的治疗方法是在婴儿出生后一年内进行复杂的手术，但颅骨缺损通常会在术后复发。这项由美国国家牙科和颅面研究所(NIDCR)支持的研究，可能为颅缝早闭儿童提供更有效、更少侵入性的治疗铺平道路。研究结果发表于2021年1月7日细胞。

“这是一个统计研究，展示了巨大的审查司司长的脑电图，博士学位，博士学位，展示了在颅骨的动物模型中的结构再生和功能恢复。”NIDCR审查司司长的主任。“它占据翻译潜力巨大潜力。“

健康的婴儿出生时就有缝合线，这是一种充满缝合线之间空间的弹性组织骷髅骨头——允许头骨随着大脑在生命的前几年迅速发展，膨胀。在颅骨外，一个或多个缝合线过早变成骨骼，缩小头骨板之间的间隙并导致异常生长。由此产生的颅骨压力的增加可能导致大脑的物理变化导致思考和学习问题。

“头骨的变化之间的联系和发展的认知缺陷还未被充分研究,”杨柴说,库,博士,分子生物学中心主任颅面和副院长研究赫尔曼·奥斯丘南加州大学牙科学院,洛杉矶,谁领导了这项研究。“我们想知道恢复缝合线是否可以改善神经认知功能老鼠在小鼠和人类中导致颅缝早闭的基因突变。”

那个基因，称为Twist1.，被认为在发育过程中对缝合线的形成很重要。在人类中，该基因的突变可导致saethri - chotzen综合征，一种以颅缝早闭和其他骨骼异常为特征的遗传条件。

观察弹性缝合线是否能在因Twist1.突变，科学家专注于一组茎细胞通常在健康的缝线中发现。以前的研究组表明，这些干细胞称为GLI1 +细胞 - 是保持头骨缝合线的关键年轻的老鼠完好无损。该团队还发现，发生颅缝早闭的小鼠缝合线中Gli1+细胞被耗尽Twist1.突变。Chai和他的同事推断，补充这些细胞可能有助于受影响动物的弹性缝合线的再生。

为了测试这个想法，研究人员将Gli1 +细胞从健康小鼠添加到可生物降解的凝胶中。它们将混合物沉积到凹槽中，意图重新创造出颅缝在颅骨上的颅骨缝合线的空间。

颅骨成像和组织分析显示，六个月后，在治疗区域形成新的纤维缝合线，即使在一年后，新组织也保持完整。相反，在接受缺乏GLI1 +细胞的小鼠中闭合的相同的凹槽。

进一步的分析显示，再生缝合线中的Gli1+细胞有不同的来源:一些来自已植入的细胞，而另一些来自动物自身，从附近地区迁移而来。研究结果表明，Gli1+细胞植入导致缝线再生的部分原因是通过招募天然的Gli1+干细胞来帮助这一过程。

进一步的实验表明，未进行颅缝早闭治疗的小鼠颅骨内压力增加，在社会记忆、空间记忆和运动学习测试中的表现较差。治疗后，这些措施都恢复到正常小鼠的典型水平。接受治疗的小鼠的颅骨形状也得到了部分纠正。

该治疗还逆转了参与学习和记忆的地区的脑体积和神经细胞的丧失。据科学家介绍，这种发现阐明了脑功能受损的机制及其在缝合再生后改善。

“我们发现，基于Gli1+干细胞的缝合线再生不仅可以修复头骨的形状还能在小鼠颅缝早闭模型中发挥神经认知功能，”柴说。

科学家们注意到，在人类中可以测试这种干预之前的工作仍然更多，包括确定手术的最佳时间和理想的来源和金额的研究干细胞。

“本研究为开发较少侵入性的干细胞的治疗策略提供了努力的基础，可以使患有这种破坏性疾病的患者受益，”柴说。

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