治愈无法治愈的:新方法帮助骨骼自我修复

幼鼠和新生小鼠可以自然地愈合颅骨顶部的骨骼损伤，但这种能力在成年小鼠中丧失了。一项新的研究发表在美国国家科学院院刊美国匹兹堡大学的研究人员开发了一种新的方法，可以在不植入骨组织或生物材料的情况下促进小鼠的骨再生。

该技术使用了一种类似于牙齿矫正线的设备，用于重新排列牙齿，沿着缝合线仔细拉伸头骨，激活位于这些扭曲缝合线中的骨骼干细胞。在成年小鼠中，这项技术修复了颅骨的损伤，否则这些损伤不会自行愈合。

“我们的方法受到婴儿的启发，因为他们有一种惊人的能力，可以再生构成头骨顶部的颅骨中的骨缺损，”资深作者Giuseppe Intini博士说，他是皮特牙科医学院牙周病和预防牙科副教授，麦高恩再生医学研究所成员，UPMC Hillman癌症中心的研究员。

“通过利用身体自身的自愈能力，我们可以刺激骨骼自我愈合。我们希望未来能在这项研究的基础上，为人们开发新的疗法。”

创伤、先天性缺陷和治疗癌症或其他疾病的手术是造成颅骨损伤的常见原因。在人们长到两岁左右后，这种损伤不会自行愈合。

因蒂尼说:“婴儿的颅骨并没有完全融合，所以干细胞所在的缝合线仍然是开放的。”“我们想知道未融合的缝合线是否与婴儿中观察到的骨再生能力有关，并假设我们可以在成人中逆向工程，通过机械打开缝合线来激活干细胞生态位，提高干细胞数量。”

在与人类头骨发育非常相似的小鼠中，研究人员使用了一种所谓的骨骼牵拉装置，仔细地对颅骨施加可控的拉力，这种拉力足够轻微地扩大缝合线，但不足以导致骨折。通过单细胞RNA测序和活体成像显微镜，他们发现这些动物扩张缝合线中的干细胞数量增加了四倍。

结果，用该装置治疗的小鼠可以再生骨骼，以治愈颅骨中的一个大缺陷。

“如果你能有效地激活干细胞生态位，你就可以增加干细胞的数量并维持再生骨缺损英蒂尼说。“值得注意的是，我们证明了即使它远离缝合线，缺陷也可以愈合。”

尽管这种方法对骨骼发育成熟的2个月大的老鼠(大致相当于人类的青年)有效，但它对10个月大或中年的啮齿动物不起作用。

“在老年小鼠中，蛋白质的数量干细胞因蒂尼解释说:“在颅骨缝合线中是非常低的，所以扩大这个利基并不能有效地提高愈合能力。”“克服这一挑战是未来研究的重点。”

目前治疗颅骨损伤的方法通常是骨移植或植入生物材料作为支架骨再生但这些方法并不总是有效的，而且有风险，英蒂尼说。

研究人员正在研究如何将他们的发现用于人类的新疗法，不仅用于治疗颅骨损伤，还用于治疗股骨等长骨骨折。骨骼疏导装置已经被用于治疗某些疾病，比如颅缝早闭(颅骨过早融合的先天性缺陷)，因此扩大这项技术以促进骨骼再生可能是未来临床试验的重点。

Intini和他的团队也在研究非机械激活方法骨骼干细胞比如药物。