干细胞能改善肩部手术吗?

在肩部手术的编年史上，NFL四分卫德鲁·布里斯是一个异类。2005年，布里斯被擒抱，他投肩的肩袖肌腱严重撕裂，这可能是他职业生涯的终结。但在手术和康复后，布里斯在下个赛季回归，带领他的球队进入季后赛，并赢得了2010年的超级碗冠军。

不幸的是，肌腱套修复并不总是那么顺利，尤其是在老年人中，这个年龄段最容易受到这些损伤。这种手术的失败率从年轻患者的20%到94%老年患者泪流满面。

哥伦比亚大学瓦格洛斯医学院整形外科生物医学工程师Stavros Thomopoulos博士说:“我们修复肩袖撕裂的技术已经有3000年的历史了。”

Thomopoulos博士是哥伦比亚大学骨科外科和生物医学工程系Robert E. Carroll和Jane Chace Carroll生物力学实验室教授。他的研究发表在12月1日细胞干细胞。

“埃及人发明了缝合来修复撕裂的组织。这就是我们今天仍然在做的事情。”“我们将撕裂的肌腱连接到骨头上，等待身体的自然愈合机制发挥作用，并期待最好的结果。有时有效，有时无效。”

原因是肩袖手术这种失败常常与一种叫做腱内膜的结构有关，这是一层连接肌腱和骨骼的结实但薄如纸的组织。一旦撕裂的肌腱被缝合线抓住并固定在骨头上，嵌套就不会自己再生。

如果没有功能性的内接，手术修复在机械上比原始修复弱，容易发生第二次撕裂。

“我想，为什么不回到发育生物学，学习身体是如何从头开始构建内嵌体的呢?一旦我们知道了这一点，我们就可以应用这些经验教训来重建受伤后的内节，”Thomopoulos说。

Thomopoulos之前发现，植入细胞起源于一个共同的祖先:Gli1+细胞。理论上，在修复过程中加入Gli1+细胞可以使肌腱套手术后的肌腱套再生，并使连接更强。

在迈向这种治疗的第一步中，Thomopoulos的最新工作表明，将Gli1+细胞移植到肩袖损伤的小鼠体内促进了肌腱套愈合。“到目前为止，我们只在一个理想的小鼠模型上展示了这一点，但这是一个有希望的开始，”他说。

将Gli1+细胞转化为一种治疗方法，需要了解环境条件和细胞生成连接所有部分所需的分子信号。

在这项研究中，Thomopoulos已经开始发现这些需求，使用单细胞RNA测序来确定Gli1+如何发挥作用祖细胞在末端产生不同的细胞和调节分子，协调每种类型的发展。

“在我们开始之前，还有很多工作要做临床试验Thomopoulos补充道。“例如，我们需要找到Gli1+细胞的良好来源。老年人已经没有多少这样的细胞了，所以我们需要找到一种在实验室中产生它们的方法。我们还需要改进我们的输送方法，以将细胞送到正确的地方。”

如果成功，这种生物方法也可以用于加强其他需要肌腱愈合到骨的修复，包括ACL重建，并首先防止受损的肌腱破裂。

“我认为生物制剂是骨科的未来手术Thomopoulos说，“但我们仍然需要多年的基础研究来充分发挥其潜力。”

其他研究贡献者有Fei Fang(哥伦比亚大学和西奈山伊坎医学院)、Yang Xiao(哥伦比亚大学)、Elazar Zelzer(魏茨曼科学研究所)和Kam W. Leong(哥伦比亚大学)。