首次成功地植入了生物工程化的椎间盘，并在评估过组织工程化的椎间盘置换术的最大动物模型中提供了长期功能。

Penn Medicine的一项新研究发表在《科学转化医学》上，提供了令人信服的转化证据，表明患有颈部和背部疼痛的患者细胞可用于在实验室中构建新的椎间盘以替代恶化的椎间盘。

这项由山羊进行的研究是由宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院，工程与应用科学学院和兽医学院的多学科团队进行的。

脊柱中的软组织，即椎间盘，对于日常生活的动作至关重要，例如将头转向绑鞋带。但是，在任何给定时间，美国约有一半的成年人正遭受背部或颈部疼痛的困扰，为此，治疗和护理给社会带来了巨大的经济负担-估计每年为1,950亿美元。

尽管脊椎椎间盘退变通常与疼痛相关，但对椎间盘退变的根本原因仍然了解较少。如今的方法，包括脊柱融合手术和机械置换设备，可以缓解症状，但不能恢复椎间盘的天然结构，功能和运动范围，而且长期疗效有限。因此，需要新的疗法。

组织工程学具有广阔的前景。它涉及在实验室中将患者或动物自身的干细胞与生物材料支架结合在一起，以产生复合结构，然后将其植入到脊柱中以充当替换椎间盘。在过去的15年中，宾夕法尼亚大学的研究小组一直在开发组织工程化的替换盘，从体外基础科学的研究到小型动物模型再到大型动物模型，并着眼于人体试验。

“这是重要的一步：在实验室中生长出如此大的椎间盘，使其进入椎间盘空间，然后使其开始与周围的天然组织整合。宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院骨科外科教育和研究教授，费城迈克尔·克雷森兹·弗吉尼亚医疗中心(CMC VAMC)的研究健康科学家罗伯特·L·莫克(Robert L. Mauck)博士说。 -该论文的资深作者。“目前的护理标准实际上并不能恢复光盘，因此我们希望这种工程设备能够以生物学，功能性的方式替换光盘并重新获得完整的运动范围。”

该团队过去的研究成功地证明了其工程化椎间盘在大鼠尾巴中的整合过程，即所谓的椎间盘状角板层结构(DAPS)。这项最新研究将大鼠模型的这一时间段延长了长达20周，但采用了经过改造的工程椎间盘(称为终板修饰的DAPS或eDAPS)来模仿天然脊髓节段的结构。端板的添加有助于保留工程结构的组成并促进其整合到天然组织中。

MRI以及组织学，机械学和生化分析表明，eDAPS在大鼠模型中恢复了天然椎间盘的结构，生物学和机械功能。基于这一成功，研究人员随后将eDAPS植入山羊的颈椎。他们之所以选择山羊，是因为其颈椎间盘的尺寸与人类相似，并且山羊具有半直立身形的好处。

研究人员证明了山羊颈椎完全椎间盘置换术成功。四周后，在大型eDAPS中基质分布得以保留或得到改善。MRI结果还表明，八周时椎间盘的组成得以保持或得到改善，其机械性能与天然山羊颈椎椎间盘的机械性能相匹配或超过。

佩雷尔曼医学院骨科和神经外科副教授哈维·史密斯(Harvey E. Smith)博士说：“从大鼠的尾巴一直到人体大小的植入物，我们走了这么远真是令人兴奋。”和CMC VAMC的外科医生，以及该研究的共同资深作者和临床负责人。“当您查看机械设备文献中的成功时，我认为有很好的理由乐观地认为我们可以达到同样的成功，即使使用工程光盘也不能超过它。”