磁力赋能干细胞治疗骨关节炎

目的骨关节炎是一种以关节软骨损伤为主,并累积整个关节组织的常见关节疾病。机械力刺激增强干细胞功能在软骨损伤临床治疗中已展现巨大的应用潜力,但是无法在体内增强细胞间通讯及诱导软骨生成。开发可远程操控的无创动态力学刺激新技术,实现在体内对干细胞进行高效、可控组装,活化细胞间通讯,增强细胞间机械信号转导,已成为力学治疗领域亟待解决的关键问题。基于上述研究背景,提出研发一种高效、可控的干细胞组装和成软骨分化调控力学刺激新技术。方法首先,构建具有高磁响应性能的磁操纵子,并将其与干细胞结合,接着利用动态微磁力在体内高效诱导干细胞组装并增强细胞间通讯,促进机械信号转导,从而诱导干细胞向成软骨方向分化。结果动态磁机械力可以在体内和体外快速诱导干细胞组装,拉近细胞间距离,增强细胞间通讯,并通过调控细胞骨架增强机械信号转导,促进干细胞向成软骨分化;同时体内结果显示动态微磁力显著加速软骨损伤的修复。结论成功利用程序化的时变磁场远程驱动干细胞实现关节内原位“组装-分化”时序性调控修复软骨损伤。