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跟腱是人类身体中最强韧的肌腱，没有之一，但由于细胞密度低和神经支配血管能力差的“先天不足”，跟腱损伤总是难以痊愈，
近日，发表于《JournalofTissueEngineering》（影响因子：7.）的最新研究[1]显示：移植诱导多能干细胞（iPSC）衍生的肌腱样组织，能从组织学与生物力学上改善肌腱断裂，为这类疾病的“完美治愈”带来新的策略。
跟腱断裂，是个足以让运动员闻风丧胆的词。
每当从医生口中听到它，轻则意味着赛季报销，重则可能直接断送职业生涯。
没错，即使医学发达如今日，跟腱断裂的修复依旧谈不上完美，不仅恢复期漫长（大约需要半年），术后还存在伤口不愈合，切口感染，神经损伤及效果不佳的风险。
鉴于此，东京医科齿科大学研究团队尝试利用表达Mohawk基因的诱导多能干细胞（iPSC）生成肌腱样组织，这种人工肌腱能规避常规治疗中的主要风险，在移植小鼠跟腱断裂模型后，成功改善受体的组织学评分与生物力学性能，是一种颇具应用前景的肌腱修复策略。
△本研究中生成的生物肌腱在医学应用方面具有多种优势
01
iPSC衍生人工肌腱
“重塑”断裂跟腱
作为一种常见的肌腱损伤，这些年跟腱断裂发病率持续走高，仅在美国，每年就有万患者受其影响，庞大的患者人群之下，医疗手段却十分有限。
常规的医疗方式是肌腱移植，具体又可分为异体移植与自体移植，两者虽然都在临床治疗中显出了不俗效用，但有一说一，如今重塑肌腱的道路仍有不少“路障”。
先说自体移植，疼痛是一方面，采集手术过程中还有神经损伤的风险。而异体移植的问题则出现在材料上，同种异体肌腱的供应有限，而人造肌腱（如聚酯材料）容易在后期崩溃，还伴随着过敏和感染的风险。
这些瑕疵限制了患者的“完全治愈”，也催促着医学界寻找更为理想的医疗策略，随后，科学家将目光转向了iPSC。
我们知道，“万能分化性”是iPSC的拿手好戏。这类经过重编程的细胞，重新拥有了细胞最初的自我更新、自我复制及多向分化的能力，在合适的诱导下，iPSC可以进一步衍生为肌腱细胞，是制造人工肌腱组织的理想来源。
东京医科齿科大学的研究者也正是在此基础之上开展了“人造肌腱”的研究。
他们首先利用iPSC分化为间充质干细胞（MSC），并让其表达一种名为Mohawk（Mkx）的转录因子。
Mohawk是三氨基环酸超家族的成员之一，是肌腱发育过程中肌腱细胞所表达的非典型的同源异型盒基因，亦是许多组织器官发育过程中不可或缺的存在。
在它的作用下，Mkx-iPSC-MSCs中Scx、Col1a1、Col3a1、Dcn和Fmod等肌腱相关基因表达上调，从形态上来看，也表现出尖锐的肌腱细胞样。
△iPSC-MSCs中Mkx基因的过表达促进了肌腱生成潜能。注：GFP-iPSC-MSC为对照组
与此同时，研究者开发了一种“能稳定施加传播刺激”的循环拉伸3D培养系统，在应用5%刺激培养15天后，Mkx-iPSC-MSCs形成了厚度均匀的人工肌腱样组织。而与对照组杂乱无序的排列不同，在Mkx-生物肌腱中，胶原纤维沿拉伸方向定向排列着。
△GFP-iPSC-MSCs和Mkx-iPSC-MSCs（右图）产生的生物肌腱比较
随后，经过了脱细胞处理（降低免疫反应）与化学交联（增强组织机械性能）等操作，一种全新的生物肌腱诞生在了东京医科齿科大学，研究者迫不及待地对它们的治疗效果进行了测试。
当他们将这种生物肌腱植入到跟腱断裂的小鼠模型后，结果振奋人心。移植后仅仅2周，Mkx-生物肌腱移植组显示出排列整齐的胶原纤维结构。移植后6周，Mkx-生物肌腱移植组已经具备与正常组织相当的抗拉强度。且与前2周相比，Mkx-生物肌腱移植组在更高效地为重建过程募集肌腱细胞。
△源自iPSC的生物肌腱具有与正常肌腱相似的生物力学性能
这些结果表明：Mkx-生物肌腱能在组织学和生物力学上改善受损肌腱，并具有促进生理肌腱再生和重建的能力，是一种颇具前途的再生策略。
02
不止于肌腱
iPSC成器官再生新希望
“人造肌腱”还只是iPSC应用的冰山一角。
iPSC几乎能演变成人体内的所有细胞，包括心肌细胞、神经细胞这些不可再生的生物资源，正是因为这种独特能力，iPSC在“制造”器官上有着得天独厚的优势。
年，全球首例利用iPSC制成的视网膜细胞移植手术在日本顺利开展，两年后，日本研究人员又利用iPSC再生出完整的皮肤系统。而到了年，iPSC已经联合3D打印制造出全球首例“迷你心脏”—别看它大小只有2cm，却是细胞、血管、心室和心房一应俱全。
△央视CCTV报道：iPS细胞+3D打印技术打造出的“人工心脏”
伴随着世界各地如火如荼的iPSC研究，待到技术真正成熟的那一天，或许我们真能凭借身体里的现有细胞，就实现一段组织，甚至一整个器官的再造。届时，无论身体哪里出了毛病，我们都能及时修复或替换，不但让许多疑难杂症不攻自破，人类的寿命极限也将被彻底改写。
正如裴端卿教授在《我是未来》节目中所说：“将来的人可以活到岁、岁，甚至更久，而这就是干细胞带给我们的未来。”
Writeinthelast
写在最后
iPSC前沿研究不断传来的好消息，彻底点燃了科学家的热情，在不断地探索中，我们可以预见的是：重塑肌腱不会是iPSC技术的终点，再生肝脏、脑内神经网络，甚至人类心脏也将逐渐走向现实，iPSC技术正以独一无二的方式改变着未来医疗与我们的生活。
部分图片来自网络，侵删
参考资料：
[1]Generationofatendon-liketissuefromhumaniPScells.
