實驗室培養的類器官——模仿器官解剖結構和功能的微小細胞結構——在醫學研究中正變得越來越有用。大腦、肺和其他器官的這種微型模型已經存在多年，但為骨組織建立它們已被證明異常困難。骨骼與眾不同，因為其不同的細胞型別存在於細胞外基質中，這是一個不斷重塑的膠原蛋白和礦物質網路。先前類器官的嘗試未能捕捉到人類骨細胞如何與該基質平行形成並與之相互作用。然而，現在，研究人員表示，他們已經開發出一種逼真的模型，這將有助於他們更好地瞭解一系列具有挑戰性的骨骼疾病。
荷蘭拉德堡德大學醫學中心的細胞生物學家、主要作者阿納特·阿基瓦表示，一項發表在《先進功能材料》上的新研究展示了首個具有骨骼形成關鍵早期階段“統一檢視”的類器官。阿基瓦及其同事發現，透過施加機械力來模擬人體內塑造骨骼的應力，他們可以觸發骨髓幹細胞轉化為成骨細胞和生長調節骨細胞，兩者共同產生它們發揮功能所需的所有蛋白質。研究人員的過程還促進了與人類骨組織細胞外基質非常相似的細胞外基質的生長。生長四周後的最終產品：一個微型編織骨圓柱體，在生物體內，這種骨骼是首先沉積的骨骼型別，隨後被更成熟的形式取代。
研究人員可以使用這種新工具來觀察在構建過程出錯時分子水平上會發生什麼，從而導致影響全球數千萬人的骨骼疾病。其中一種疾病是成骨不全症，或稱“脆骨病”，這是一種遺傳性疾病，會削弱細胞外基質，並可能在人的一生中導致數百次自發性骨折。骨肉瘤等骨癌也涉及功能失調的骨骼形成，該模型可以探索癌細胞如何浸潤細胞外基質並形成不需要的新骨骼。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
蘇黎世聯邦理工學院生物力學研究所副主任拉爾夫·穆勒表示，骨骼類器官還可以幫助醫生開發高度個性化的療法，他沒有參與這項研究。為了制定治療計劃，研究人員可以從患者的活體組織樣本中培養類器官，並測試個體的骨骼將如何對各種干預措施做出反應。
阿基瓦說：“我們有一個可靠的骨骼形成系統。” “我們實際上可以深入到細節，研究究竟出了什麼問題，以及我們如何才能修復它。”