Stem Cell–Derived Endochondral Cartilage Stimulates Bone Healing by Tissue Transformation
Notice bibliographique
Résumé
Although bone has great capacity for repair, there are a number of clinical situations (fracture non-unions, spinal fusions, revision arthroplasty, segmental defects) in which auto- or allografts attempt to augment bone regeneration by promoting osteogenesis. Critical failures associated with current grafting therapies include osteonecrosis and limited integration between graft and host tissue. We speculated that the underlying problem with current bone grafting techniques is that they promote bone regeneration through direct osteogenesis. Here we hypothesized that using cartilage to promote endochondral bone regeneration would leverage normal developmental and repair sequences to produce a well-vascularized regenerate that integrates with the host tissue. In this study, we use a translational murine model of a segmental tibia defect to test the clinical utility of bone regeneration from a cartilage graft. We further test the mechanism by which cartilage promotes bone regeneration using in vivo lineage tracing and in vitro culture experiments. Our data show that cartilage grafts support regeneration of a vascularized and integrated bone tissue in vivo, and subsequently propose a translational tissue engineering platform using chondrogenesis of mesenchymal stem cells (MSCs). Interestingly, lineage tracing experiments show the regenerate was graft derived, suggesting transformation of the chondrocytes into bone. In vitro culture data show that cartilage explants mineralize with the addition of bone morphogenetic protein (BMP) or by exposure to human vascular endothelial cell (HUVEC)-conditioned medium, indicating that endothelial cells directly promote ossification. This study provides preclinical data for endochondral bone repair that has potential to significantly improve patient outcomes in a variety of musculoskeletal diseases and injuries. Further, in contrast to the dogmatic view that hypertrophic chondrocytes undergo apoptosis before bone formation, our data suggest cartilage can transform into bone by activating the pluripotent transcription factor Oct4A. Together these data represent a paradigm shift describing the mechanism of endochondral bone repair and open the door for novel regenerative strategies based on improved biology.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».