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An Organ-on-Chip Platform for Strain-Controlled, Tissue-Specific Compression of Cartilage and Mineralized Osteochondral Interface to Study Mechanical Overloading in Osteoarthritis.

軟骨および石灰化骨軟骨界面のひずみ制御・組織特異的圧縮のためのオルガン・オン・チッププラットフォーム:変形性関節症における機械的過負荷の研究 (機械翻訳の邦題)

Advanced healthcare materials2025Mainardi A, Börsch A, Occhetta P, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト・動物 併記

記録の確認項目

研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト・動物 併記
出版年
2025
出典
doi.org
抄録の表示
表示あり
出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/04
鮮度
確認期限内
確認段階
自動処理
記録状態
公開

日本語要約(機械生成)

関節の不整列、不安定性、外傷による荷重変化は変形性関節症の重要な危険因子であるが、異常な力学と疾患の開始・進行を結びつける分子機構は不明である。本研究では、軟骨と石灰化軟骨下骨の複合微小組織を、生体内の軟骨および骨軟骨界面の石灰化組織にそれぞれ相当するひずみ制御・組織特異的圧縮に曝露するオステオコンドラルユニット・オン・チッププラットフォームを開発し、機能的に検証した。過生理的負荷により、OA患者で報告されるカルシウム結晶の放出・蓄積が増加した。一細胞RNAシークエンシングにより、石灰化軟骨下層がOAに関与する軟骨細胞サブポピュレーションを維持する役割を実証し、機械的過刺激によって活性化される転写機構の概要を示した。このプラットフォームは、リボソーム生合成やアポトーシス関連経路の変化など、臨床的に観察される変化を再現し、軟骨変性の上流機構の解明や新規治療標的の同定に有用なモデルである。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Altered joint loading due to articular malalignment, instability, or trauma is an important risk factor for osteoarthritis (OA), the most prevalent musculoskeletal disease worldwide. However, the molecular links between aberrant mechanics and OA initiation/progression remain unclear due to the lack of human models capturing the interplay of joint tissues in a mechanically active environment. Replicating the strain gradient across the osteochondral interface remains an unmet challenge. Here, an OsteoChondral Unit (OCU)-on-Chip platform is engineered and functionally validated where composite hyaline cartilage-mineralized subchondral microtissues are exposed to strain-controlled, tissue-specific compression levels akin, respectively, to those of cartilage and of the mineralized tissue at the osteochondral interface in vivo. Upon hyperphysiological loading of the OCU-on-Chip, an increase in the release and accumulation of calcium crystals, as reported in OA patients, is observed. Using single-cell RNA sequencing, the role of the mineralized subchondral layer in sustaining chondrocyte subpopulations implicated in OA is demonstrated, and an overview of the transcriptional machinery activated by mechanical overstimulation is provided. The OCU-on-Chip captures clinically observed changes including alterations in ribosome biogenesis and apoptosis-related pathways. Thus, it represents a valuable model for investigating mechanisms upstream of cartilage degeneration and may facilitate the identification of novel druggable biological pathways.

MeSH

AnimalsCartilage, ArticularChondrocytesHumansLab-On-A-Chip DevicesOsteoarthritisStress, Mechanical

DOI 10.1002/adhm.202501588

PMID 40556597

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