年幼的婴儿和新生小鼠可以自然地治愈形成颅骨顶部的骨骼损伤，但这种能力在成人中会消失。在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究中，匹兹堡大学的研究人员开发了一种新方法，可以在不植入骨组织或生物材料的情况下促进小鼠的骨再生。

该技术使用一种类似于正畸线的装置，用于重新对齐牙齿，沿着缝合线小心地拉伸头骨，激活位于这些摆动接缝中的骨骼干细胞。在成年小鼠中，该技术修复了颅骨的损伤，否则这些损伤将无法自行愈合。

“我们的方法受到婴儿的启发，因为他们具有在构成颅骨顶部的颅骨中再生骨骼缺陷的惊人能力，”资深作者Giuseppe Intini，D.D.S.，Ph.D.说，皮特牙科医学院牙周病学和预防牙科副教授，McGowan再生医学研究所成员和UPMC希尔曼癌症中心的研究员。

“通过自动疗法利用身体自身的愈合能力，我们可以刺激骨骼自我愈合。我们希望在未来以这项研究为基础，为人们开发新的疗法。

创伤、先天性缺陷和治疗癌症或其他疾病的手术是颅骨损伤的常见原因。在人们达到大约 2 岁后，这种伤害不会自行愈合。

“在婴儿中，颅骨没有完全融合，因此干细胞所在的缝合线仍然打开，”Intini说。“我们想知道未融合的缝合线是否与在婴儿中观察到的骨再生能力有关，并假设我们可以通过机械打开缝合线来激活干细胞生态位并增加干细胞数量，从而在成人中进行逆向工程。

在与人类头骨发育非常相似的小鼠中，研究人员使用所谓的骨分散装置小心地对颅骨施加受控的拉力，强度足以稍微扩大缝合线，但不足以导致骨折。使用单细胞RNA测序和实时成像显微镜，他们发现这些动物扩张缝合线中的干细胞数量翻了两番。

结果，用该装置治疗的小鼠再生骨以治愈颅骨中的大缺陷。

“如果你能有效地激活干细胞生态位，你可以增加干细胞的数量并维持骨缺损的再生，”Intini说。“值得注意的是，我们发现即使远离缝合线，缺陷也可以愈合。

尽管这种方法可有效治愈骨骼成熟的2个月大的小鼠，该年龄大致相当于人类的年轻成年期，但它在10个月大的或中年啮齿动物中不起作用。

“在老年小鼠中，颅骨缝合线中的干细胞数量非常低，因此扩大这一生态位并不能有效地提高愈合能力，”Intini解释说。“克服这一挑战是未来研究的重点。

Intini说，目前对颅骨损伤的治疗方法通常是骨移植或植入生物材料，作为骨再生的支架，但这些方法并不总是有效的，并且存在风险。

研究人员正在研究如何将他们的发现用于为人类提供新疗法，不仅用于治愈颅骨损伤，还用于治愈股骨等长骨骨折。骨分散装置已经用于治疗某些疾病，例如称为颅缝早闭的出生缺陷，其中颅骨过早融合，因此扩展这种技术以促进骨再生可能是临床试验的未来重点。

Intini和他的团队还在研究激活骨骼干细胞(如药物)的非机械方法。