Новое исследование Детского медицинского центра Научно-исследовательского института Юго-Западного UT (CRI) показало, что различные популяции скелетных стволовых клеток (SSC) способствуют восстановлению различных видов повреждений костей.

В исследовании, опубликованном в журнале Cell Stem Cell , исследователи определили различные клеточные маркеры, которые позволили им отслеживать SSC в костном мозге внутри костей по сравнению с SSC в надкостнице на внешней поверхности костей. Они обнаружили, что в то время как SSCs костного мозга ответственны за продолжающееся производство костных клеток в нормальных костях и заживление некоторых повреждений костей, периостальные SSCs в первую очередь ответственны за восстановление переломов.

SSC должны генерировать новые костные клетки на протяжении всей жизни, чтобы поддерживать и восстанавливать скелет. Скелет необычен тем, что в нем есть несколько видов стволовых клеток, которые находятся в разных областях кости, в том числе в костном мозге и в надкостнице. После повреждений костей, таких как переломы, SSCs в костном мозге и надкостнице начинают пролиферировать, но вносят совсем другой вклад в восстановление кости.

Исследователи из лаборатории Моррисона обнаружили, что SSC костного мозга восстанавливают более мелкие, стабилизированные повреждения кости и отвечают за рост новой кости в нормальных условиях во взрослом возрасте. Напротив, периостальные SSC в первую очередь отвечают за восстановление более крупных нестабилизированных повреждений, таких как переломы. Неожиданно исследователи также обнаружили, что периостальные SSC регенерируют не только кость, но и клетки костного мозга в месте перелома, давая начало новым SSC костного мозга.

«Открытие того, что разные костеобразующие стволовые клетки отвечают за различные аспекты поддержания и восстановления кости, позволит нам сосредоточить будущие усилия по регенерации кости на правильной популяции стволовых клеток», — сказал Шон Моррисон, доктор философии, директор CRI. и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.

Исторически сложилось так, что вклад костного мозга по сравнению с периостальными SSC в восстановление кости обсуждался, отчасти потому, что было доступно мало маркеров, позволяющих различать эти клеточные популяции. Чтобы преодолеть это препятствие, постдокторский исследователь Элиз Джеффери, доктор философии, систематически сравнила 11 генетически модифицированных линий мышей, которые ранее использовались для маркировки костеобразующих клеток, чтобы идентифицировать маркеры, которые могли бы отличить периостальные SSC от SSC костного мозга.

Они обнаружили, что периостальные SSC были отмечены сигнальным белком, называемым Gli1, в то время как SSC костного мозга были отмечены рецептором лептина и адипонектином. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями лаборатории Моррисона, которые обнаружили, что SSC костного мозга , положительные по рецептору лептина, являются основным источником новых остеобластов для поддержания и восстановления костей.

«Результаты этого исследования открывают несколько новых направлений исследования сигналов, которые активируют различные типы скелетных стволовых клеток в ответ на повреждения костей. Мы надеемся использовать эту информацию, чтобы в конечном итоге адаптировать лечение пациентов в зависимости от их типа повреждения костей. , а также определить новые терапевтические мишени, которые способствуют заживлению переломов», — сказал доктор Джеффри, постдокторский научный сотрудник Фонда Деймона Руньона.