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在武俠電視劇里，我們經(jīng)常會看到這樣一個場景：男主角被打得七葷八素,、五臟俱裂,，得遇一高人運(yùn)功療傷，幾個時辰之后,，男主角又活蹦亂跳,。這種療傷方法實(shí)在是讓人向往。近日,，來自美國雪松西奈醫(yī)療中心（Cedars-Sinai Medical Center）的Dan Gazit和Gadi Pelled教授團(tuán)隊(duì)帶來的接骨重磅研究,，讓我看到這種「神功」的影子,。雖然沒有「運(yùn)功療傷」那么科幻，但也足以震撼人心,，因?yàn)樗麄冇玫氖浅暡◣椭腹遣挥稀够颊呓庸钳焸?/span>

Dan Gazit教授（左）和Gadi Pelled教授（右）

對,，就是我們做腹部B超的那個設(shè)備。他們的這一重要研究成果刊登在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上[1],。

超聲掃一掃,，斷骨可接好

當(dāng)然，如你所料,，這件事情沒那么簡單,，僅僅依靠超聲波肯定是沒辦法幫助患者接骨的。他們是利用超聲波將特定的基因?qū)氲交颊咦陨淼母杉?xì)胞里,，促使干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成骨細(xì)胞,，使骨不愈合患者的斷骨自行愈合?！腹钦鄄挥稀箍梢运闶枪钦劢绲摹咐洗箅y」,，它不僅是簡單的斷骨，而且骨折處會出現(xiàn)大的缺口,，想「自我愈合」幾乎是不可能的,。

于是他們通常要接受「骨移植」治療，但是如果是自身骨移植,，那么從患者身上取其他部位的骨頭會給患者帶來很大的痛苦,；而要是采取異體骨移植呢，又有可能出現(xiàn)排斥,。

斷成這樣,，疼！

目前,，*范圍內(nèi),，每年進(jìn)行骨移植的患者超過200萬，而且這一數(shù)字還在持續(xù)上漲,。所以,，患者們迫切地需要新方法來拯救他們。Gazit和Pelled教授團(tuán)隊(duì)接骨的過程是這樣的,。首先,，他們找來18頭模式豬（主要是考慮到跟人類體格類似）,，把它們的腿骨鋸掉1厘米,。然后在豬骨折處植入了可降解的天然膠原蛋白支架填充傷口。

用膠原蛋白支架填充傷口

這個膠原蛋白骨架主要是為了給體內(nèi)的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）提供「棲息地」,。而間充質(zhì)干細(xì)胞具有很強(qiáng)的分化能力,，可以轉(zhuǎn)化成骨細(xì)胞,。經(jīng)過觀察，在植入支架兩周后,，就有足夠多的間充質(zhì)干細(xì)胞被固定在了支架上,。

間充質(zhì)干細(xì)胞遷移到膠原蛋白支架上

然而，這個間充質(zhì)干細(xì)胞啊,，它的分化方向是不確定的,，它可以變成骨細(xì)胞，但是也可以變成脂肪細(xì)胞,。如果一不小心變成脂肪細(xì)胞,，那小豬們就多了一個「關(guān)節(jié)」了。這可不是Gazit和Pelled教授要的,。他們必須讓間充質(zhì)干細(xì)胞變成骨細(xì)胞,。在分析了前人和自己之前的大量研究之后，Gazit和Pelled教授決定,，把骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein,，BMP）基因搞到間充質(zhì)干細(xì)胞，在BMP蛋白的引導(dǎo)下,，間充質(zhì)干細(xì)胞就可以定向地轉(zhuǎn)化成骨細(xì)胞了,。

于是，他們將BMP-6基因與特定的微泡混合,，再注射到骨折部位,，zui后用高強(qiáng)度的超聲波掃一掃這個區(qū)域。

在固定頻率的超聲波的刺激下,，微泡就會隨之炸裂,，在間充質(zhì)干細(xì)胞上炸出一些納米級的小孔，BMP-6基因就能順利進(jìn)入細(xì)胞,，去完成它偉大的使命,。

微泡在超聲波刺激下炸裂，間充質(zhì)干細(xì)胞被炸出納米級小孔,，目的基因進(jìn)入

Gazit和Pelled教授教授發(fā)現(xiàn),，約有40%的間充質(zhì)干細(xì)胞表達(dá)了BMP蛋白，80%的間充質(zhì)干細(xì)胞被誘導(dǎo)成了骨細(xì)胞,。

間充質(zhì)干細(xì)胞分化成骨細(xì)胞

讓研究人員驚喜的是,，8周后，所有試驗(yàn)豬的骨折都*愈合了,！而且修復(fù)的骨頭與接受骨移植術(shù)的骨頭一樣強(qiáng)韌,！

接上了，看上去更強(qiáng)了

這個速度簡直讓人驚嘆。俗話說得好,，「傷筋動骨一百天」,，可這個療法只要了56天，而且是非常難治的不愈合性骨折,。其實(shí)這個新方法也不是「一蹴而就」的,，在過去的幾十年里，許多研究人員都在思考如何讓患者的骨折部位自行長出新骨頭來,。他們首先將目標(biāo)鎖定在了骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）上,，BMP是與骨骼形成密切相關(guān)的蛋白，能夠誘導(dǎo)我們體內(nèi)的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）分化出骨組織,。

由于BMP在體內(nèi)很容易被酶降解失去作用,，所以研究人員只能將BMP基因轉(zhuǎn)入體內(nèi)，通過表達(dá)得到BMP蛋白,。過去呢,，研究人員嘗試用病毒載體來搭載BMP基因，雖然這種方法在實(shí)驗(yàn)室中用得太多太多了,，但是一旦進(jìn)入臨床,，安全問題就出現(xiàn)了。病毒載體可能會導(dǎo)致較強(qiáng)的炎癥和免疫應(yīng)答,，甚至引起癌癥[2],。所以，BMP基因的傳遞還需要更安全方便的方法,。

在2013年的時候,，有研究人員發(fā)現(xiàn)超聲波或許是可以嘗試的一個好工具，超聲波可以在細(xì)胞膜上打出納米級的小孔,，讓基因通過小孔輕松地進(jìn)入并駐扎在細(xì)胞內(nèi)[3-5],。在研究中，他們用超聲在大鼠的股骨上打孔,，將BMP家族中的BMP-2和BMP-7基因轉(zhuǎn)入了骨細(xì)胞中,，不過可惜的是，雖然確實(shí)有了一定量的骨組織再生,，但是這個量仍然不足以治愈骨折,。

治療全過程

為什么會出現(xiàn)這種情況呢？研究人員發(fā)現(xiàn)原來是因?yàn)楣钦鄄课坏奈h(huán)境太復(fù)雜,，BMP-2和BMP-7置身其中的成骨潛能太低,。為了解決這個問題，Gazit團(tuán)隊(duì)的研究人員只能繼續(xù)尋找潛能高的基因,，在這次的新研究中,，他們發(fā)現(xiàn)BMP-6無論是在體內(nèi)還是體外都比BMP-2/7的能力更強(qiáng),！

于是，研究人員用BMP-6基因進(jìn)行了研究,，得到的結(jié)果正是我們前面所提到的：8周后，所有試驗(yàn)豬的骨折*愈合,！

Gazit教授指出,，他們的方法只需要進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)，侵入性極低,，而且既不需要外源性干細(xì)胞,，也不需要骨移植，因此患者在治療期間的感受會“平和”很多,，也幾乎不會出現(xiàn)什么副作用,。總的來說,，這個新辦法安全地促進(jìn)了全骨愈合,，足以與金標(biāo)準(zhǔn)的移植相“媲美”。

研究人員還表示,，隨著進(jìn)一步發(fā)展,，將來他們的“治療系統(tǒng)”還可能被用于許多不同的組織工程醫(yī)學(xué)。
不過,，質(zhì)疑的聲音也同樣存在,。德州大學(xué)休斯頓健康科學(xué)中心（UTHealth）麥戈文醫(yī)學(xué)院的矯形外科教授Johnny Huard說，這項(xiàng)研究的結(jié)果只是我們推動這個領(lǐng)域向前邁進(jìn)的一步,。

他還指出,，研究中使用的豬都在1歲以下，屬于“年輕豬”,，但實(shí)際上,，年輕的動物和人比老年的有更多的MSCs，在骨折愈合方面有天然優(yōu)勢,，而在臨床上,，老年人的骨折不愈合比年輕人要常見的多。所以Huard建議,，在這種方法進(jìn)入臨床前,，首先要在老年動物身上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察效果究竟如何,。

當(dāng)然,，如果后續(xù)研究在老年動物中獲得了成功，那么臨床試驗(yàn)似乎也是“指日可待”的了,，相信有很多人能夠從中受益,。