埃因霍温理工大学 骨髓间充质干细胞向成骨细胞和骨细胞的分化:a–I)荧光免疫组织化学成像显示a–c)成骨细胞形成的早期阶段、d–f)成熟成骨细胞和g–I)骨细胞发育的标志(5
55毫米葡萄糖)
颜色代码:红色-细胞质，蓝色-细胞核，绿色:a) RUNX2(第7天)，b) OSX(第7天)，c)碱性磷酸酶(第26天)，d)骨钙素(第26天)，e)骨桥蛋白(第26天)，f)骨连接蛋白(第21天)，g) DMP1(第28天)，h)足突素(第28天)，I)硬化素(第28天)
比例尺:10米
见图S4，支持信息，为单独的渠道
j)骨髓间充质干细胞分化为成骨细胞和骨细胞的示意图，表明在a-I中预期哪种状态的蛋白表达
k，l)荧光图像显示骨细胞在8周(25 mm葡萄糖)后嵌入矿化基质中的自组织域，k)骨细胞(硬化素，红色)和矿物质(钙黄绿素，绿色)和l)胶原(CNA35，红色)和矿物质(钙黄绿素，绿色)*显示丝素支架
想象一下，在实验室里用你骨髓中的干细胞长出一块骨组织，之后医生会探索哪些药物对你的骨骼有理想的效果
通过这种方式，可以为每个人制定一个量身定制的治疗计划，最好的方法是事先明确的:最好的个性化医疗
埃因霍温理工大学和拉德布德大学医学中心的研究人员实际上已经实现了第一部分:用人类干细胞生长出一片逼真的骨组织，这种对未来的憧憬不再是科幻小说了
研究人员今天在《高级功能材料》杂志上报告说，这是第一个骨骼器官，是原始骨骼的简化版本
连贯的画面 “有了这个，我们第一次展示了早期骨形成的全貌，”东德克萨斯大学生物工程骨副教授桑德拉·霍夫曼说
这一点非常重要:我们的骨骼是如何形成的仍然是个谜
骨是一种非常复杂的材料，其中无数细胞和过程相互作用，并包括一个巧妙的胶原蛋白和矿物质基质，以提供力量
关于单个组件我们知道很多，但是直到现在还缺乏一个连贯的图像
三种类型的细胞在骨形成中起主要作用:成骨细胞(构建骨组织)、破骨细胞(带走骨)和骨细胞(调节骨的构建和分解)
霍夫曼说:“到目前为止，大多数研究都集中在其中一种类型的细胞上，但这并不能很好地代表真正的组织。”
“我们在这里展示了一块由干细胞发育而来的编织骨(早期骨)，它包含两种类型的细胞:成骨细胞和骨细胞
我们现在看到，我们可以只用这两种细胞来制作逼真的骨骼
" 细胞外基质发育:3D纤维/扫描电镜重建显示细胞嵌入胶原基质(青色)
离散单元格用不同的颜色表示
b)显示胶原纤维随机分布的70纳米截面的透射电镜图像
通过免疫标记鉴定ⅰ型胶原
c–e)荧光免疫组织化学识别胶原基质中的关键非胶原蛋白:c)骨钙素(绿色)和胶原(红色)的共同定位
d)骨桥蛋白(绿色)在胶原基质中的分布(红色)
*表示丝素支架
DMP1(绿色)与胶原结构的共同定位(参见图S5，胶原图像的支持信息)
矿化基质的拉曼显微光谱
f)发育中的斑马鱼骨(红色)、3D成骨共培养物(蓝色)和10岁女性(灰色g)的人骨的矿化胶原的局部拉曼光谱由4种矿化组织(斑马鱼(N = 6，红色)、成骨3D培养物(N = 7，绿色)、10岁人类女性(N = 1，灰色)和48岁以上人类男性(N = 7，黑色，取自参考文献)的拉曼衍生的矿物质/基质比率
[36])
条形表示样本标准偏差
h)三维纤维/扫描电镜横截面的热图显示，显示具有不同矿化度的无组织胶原纤维(图S10，支持信息)
箭头表示未矿化的胶原纤维(浅蓝色)，箭头表示矿化的胶原纤维(橙色)
1)显示单个矿化胶原纤维的透射电镜图像
从分子戳中获得智慧 “也许更重要的是，我们的系统就像早期骨骼一样，”拉德博多姆中心细胞生物学助理教授阿娜特·阿基瓦说
“我们表明，这两种类型的细胞都会产生它们发挥功能所需的蛋白质，而且我们最详细地表明，基质实际上是我们在真实组织中看到的骨基质
" 根据研究人员的说法，在分子水平上简化骨形成的表现现在是可能的，这一事实提供了前所未有的可能性
Radboudumc的Nico Sommerdijk教授解释说:“骨骼由99%的胶原蛋白和矿物质组成，但还有1%的蛋白质对骨骼的成功形成至关重要。”
“那么这些蛋白质有什么作用呢？它们是如何支持骨骼形成的？我们以前从未能够在分子水平上看到这个过程的里程碑
" 有了这个，他们马上就有了一个好的入口来研究遗传性骨病的原因，比如“脆性骨病”以及它们可能的治疗方法
阿基瓦说:“记住，许多疾病的起源是在分子水平上——治疗也是如此。”
“事实上，我们现在在一个可靠的环境中有一个简单的系统，在这个系统中，我们可以四处看看骨细胞对我们提供的刺激是如何反应的
"
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