“聪明”的软骨细胞在受到压力时会释放药物

圣路易斯华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine in St. Louis)的研究人员致力于开发新的骨关节炎治疗方法，他们对软骨进行了基因改造，使其产生一种抗炎药物，以应对类似弯曲膝盖或其他对关节施加压力的运动。

骨关节炎的早期症状之一是这种运动引起的疼痛——这种运动涉及所谓的关节机械负荷。关节疼痛伴随弯曲或举起可以使其难以进行正常活动。而是通过改变基因软骨细胞在实验室里，研究人员已经能够编程让它们对机械应力通过生产a与运动和负重相关联药品对抗炎症。

该研究于1月27日在线发表在该杂志上科学推进。

“诸如布洛芬和萘普生等药物的吸毒关节疼痛和较低的系统性炎症是骨关节炎疼痛的主要治疗方法，但是没有一种疗法能够真正预防这种衰弱形式的关节炎患者的关节损伤，”资深研究员Farshid Guilak博士说，Mildred B. Simon骨科教授。“我们开发了一个叫做机械遗传学的新研究领域，在那里我们可以进行工程设计软骨细胞以响应关节的机械载荷。每当细胞受到这种压力时，它们就会产生一种抗炎的生物药物，以减少炎症和限制关节炎相关的损害。”

吉拉克是华盛顿大学再生医学中心的联合主任，也是圣施里纳斯儿童医院的研究主任。Louis首先在实验室用猪的软骨细胞进行了实验，以弄清楚这些细胞是如何感知机械压力的。

共同第一作者、吉拉克实验室博士后研究员罗伯特·j·尼姆斯博士说:“通过在实验室中研究这些细胞，我们能够识别细胞对负荷应激做出反应的关键途径，以及软骨中被机械负荷激活的基因回路。”

就像智能手机上的触摸传感器一样，软骨细胞在施用应力时感觉，并且与关节炎过度应激相关的炎症导致软骨分解。然而，在这些实验中开发的细胞通过分泌阻断软骨损伤的抗炎药而作出反应。

吉拉克说:“我们改变了细胞中的DNA片段，让它们在感觉到负荷时做一些不同于正常情况的事情。”“也就是说，制造一种抗关节炎的药物。”

“这就像打开一盏灯，”作者之一Lara Pferdehirt说生物医学工程师也是吉拉克实验室的研究生研究助理。对于灯，你按下开关，灯泡就亮了。但在这种情况下，开关是关节的机械负荷，球是消炎药。”

该细胞被设计成释放白细胞介素-1受体拮抗剂 - 一种称为Anakinra（Kineret）的药物，其用于治疗类风湿性关节炎，并显示治疗关节损伤后发生的创伤后骨关节炎。在骨关节炎患者中对药物的研究表明它是安全的，但是当仅注射到一个时间时是安全的，但无效。桂坦认为，这是因为工作良好，药物必须在较长时间内在关节炎关节中释放，而机械载荷发生。

他说:“这种药物除非连续使用数年，否则似乎不起作用，这可能是它在涉及骨关节炎患者的临床试验中效果不佳的原因。”“在我们的实验室细胞实验中，我们使用了我们设计的软骨细胞中现有的信号系统，以便它们在需要时释放药物。在这里，我们使用合成生物学来创造一种人造细胞类型，我们可以对它进行编程，让它对我们希望它做出的反应做出反应。”

除了减少关节炎关节的炎症，让特定的软骨细胞只在需要时和需要时输送药物应该可以避免副作用与长期向全身输送强抗炎药物有关。这些副作用包括胃痛，腹泻，疲劳和脱发。

桂坦的团队计划使用相同的技术来改变其他类型的细胞来制造不同的药物。

吉拉克说:“我们可以创造能够自动产生止痛药物、消炎药物或生长因子的细胞，以使软骨再生。”“我们认为，这个策略可以成为一个框架，让细胞程序化，为各种医疗问题提供治疗方案。”

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