德国弗莱堡阿尔伯特·路德维希大学与瑞士巴塞尔大学的科学家团队成功确定了骨骼再生过程中干细胞调控的主要机制。这项国际研究成果于2018年6月18日发表在《美国国家科学院院刊》。
成熟的骨基质由羟基磷灰石晶体与胶原蛋白构成的纳米复合材料组成。尽管骨骼具有终身自我更新的能力，但刺激受损骨骼再生涉及复杂的生物过程。关键步骤在于受损骨组织释放出有机基质分子，激活骨髓中的间充质干细胞（MSCs）形成新骨。
研究发现骨再生存在两种路径：间充质干细胞既可通过软骨中间体形成骨骼（软骨内成骨），也可直接分化为成骨细胞进行修复（膜内成骨）。此前学界尚不清楚羟基磷灰石基质的降解如何影响成骨路径选择。
由Prasad Shastri教授领导的研究团队开发出仿生纳米材料，通过实验确认骨组织的矿物相是调控骨形成的关键因子。该材料可激活间充质干细胞表达的钙敏感受体（CaSR），该受体在钙稳态调节中起核心作用。
实验显示，CaSR激活能促使干细胞直接分化为成骨细胞，而抑制CaSR信号则可完全阻断体内成骨过程。分子层面研究发现，激活甲状旁腺激素1型受体（PTH1R）可绕过CaSR效应，启动包含软骨阶段的成骨路径。
"我们的发现揭示了骨矿物相如何决定新骨形成机制，这为骨再生植入物设计提供了全新思路"，Shastri教授表示。共同作者Melika Sarem博士补充道，该研究对骨质疏松症治疗具有重大意义——这类疾病因骨吸收速度超过再生速度导致骨折愈合困难，而CaSR作为骨形成主调控因子的发现，解释了这一临床困境的分子机制。
该研究不仅阐明了骨骼自愈的分子开关，更为开发靶向CaSR的骨再生疗法奠定了理论基础，特别是对骨质疏松症等代谢性骨病的治疗创新具有指导价值。
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