Młode dzieci i nowonarodzone myszy mogą naturalnie leczyć uszkodzenia kości tworzących szczyt czaszki, ale ta zdolność jest tracona u dorosłych. W nowym badaniu opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences, naukowcy z University of Pittsburgh opracowali nowatorskie podejście, które promowało regenerację kości u myszy bez wszczepiania tkanki kostnej lub biomateriałów. Technika ta wykorzystuje urządzenie podobne do drutu ortodontycznego używanego do ustawiania zębów, aby ostrożnie rozciągnąć czaszkę wzdłuż jej szwów, aktywując szkieletowe komórki macierzyste, które rezydują w tych chwiejnych szwach. U dorosłych myszy technika ta pozwoliła naprawić uszkodzenia czaszki, które w przeciwnym razie nie zagoiłyby się same. Nasze podejście zostało zainspirowane przez dzieci, ponieważ mają one niezwykłą zdolność do regeneracji uszkodzeń kostnych w kościach łydkowych, które tworzą górną część czaszki. Wykorzystując zdolności lecznicze organizmu za pomocą autoterapii, możemy stymulować kości do samoleczenia. Mamy nadzieję, że w przyszłości będziemy mogli wykorzystać te badania do opracowania nowatorskich terapii dla ludzi." Giuseppe Intini, D.D.S., Ph.D., starszy autor, profesor nadzwyczajny periodontologii i stomatologii zapobiegawczej w Pitt School of Dental Medicine, członek McGowan Institute for Regenerative Medicine i badacz w UPMC Hillman Cancer Center Urazy, wady wrodzone i operacje w celu leczenia raka lub innych chorób są częstymi przyczynami uszkodzenia czaszki. Po osiągnięciu przez ludzi wieku około 2 lat, takie urazy nie goją się samoistnie. "U niemowląt kości łydki nie są całkowicie zlepione, więc szwy, w których rezydują komórki macierzyste, są nadal otwarte" - powiedział Intini. "Zastanawialiśmy się, czy niezłączone szwy mają coś wspólnego ze zdolnością do regeneracji kości obserwowaną u niemowląt i postawiliśmy hipotezę, że możemy odwrócić ten proces u dorosłych poprzez mechaniczne otwarcie szwów, aby aktywować niszę komórek macierzystych i zwiększyć liczbę komórek macierzystych". U myszy -; które mają bardzo podobny rozwój czaszki do ludzi -; badacze użyli tak zwanego urządzenia do dystrakcji kości, aby ostrożnie zastosować kontrolowaną siłę ciągnącą do kości kalwarii, wystarczająco silną, aby lekko poszerzyć szwy, ale nie na tyle, aby spowodować złamanie. Stosując sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek i mikroskopię obrazującą na żywo, stwierdzili, że liczba komórek macierzystych w poszerzonych szwach tych zwierząt wzrosła czterokrotnie. W rezultacie myszy leczone urządzeniem zregenerowały kość, by wyleczyć duży ubytek w czaszce. "Jeśli można skutecznie aktywować niszę komórek macierzystych, można zwiększyć ich liczbę i podtrzymać regenerację ubytków kostnych" - powiedział Intini. "Co niezwykłe, pokazaliśmy, że defekt może się zagoić, nawet jeśli jest oddalony od szwu". Chociaż podejście to było skuteczne w leczeniu dojrzałych szkieletowo 2-miesięcznych myszy, czyli w wieku, który w przybliżeniu odpowiada młodej dorosłości u ludzi, nie zadziałało u 10-miesięcznych gryzoni, czyli w średnim wieku. "U starszych myszy ilość komórek macierzystych w szwach łydkowych jest bardzo niska, więc rozszerzanie tej niszy nie jest tak skuteczne w zwiększaniu zdolności do gojenia" - wyjaśnił Intini. "Pokonanie tego wyzwania jest głównym przedmiotem badań w przyszłości". Obecne metody leczenia uszkodzeń czaszki to zazwyczaj przeszczepy kości lub wszczepianie biomateriałów, które działają jako rusztowania do regeneracji kości, ale te podejścia nie zawsze są skuteczne i wiążą się z ryzykiem, powiedział Intini. Naukowcy badają, jak ich odkrycia mogą być wykorzystane do opracowania nowych terapii u ludzi, nie tylko w celu leczenia urazów czaszki, ale także złamań kości długich, takich jak kość udowa. Urządzenia do dystrakcji kości są już stosowane w leczeniu niektórych schorzeń, takich jak wada wrodzona zwana kraniosynostozą, w której kości łydki łączą się zbyt wcześnie, więc rozszerzenie tej techniki w celu promowania regeneracji kości może być w przyszłości przedmiotem badań klinicznych. Intini i jego zespół badają również niemechaniczne metody aktywacji komórek macierzystych szkieletu, takie jak leki.