Studie odhaluje rozdíly v pohlaví v regeneraci kostí

Regenerace kostí je i nadále kritickou výzvou v tkáňovém inženýrství, přičemž nepředvídatelné výsledky často brání klinické aplikaci. Současné strategie přehlíží klíčové faktory, jako jsou rozdíly v dárci a biologický sex, které hrají významnou roli při hojení zlomenin. Zatímco meziprodukty chrupavky prokázaly slibné, přechod z chrupavky na funkční kosti zůstává špatně pochopen a nedostatek metrik kvality, které predikují regeneraci kostí u pacientů, brání klinické implementaci. Navíc vliv biologického pohlaví na opravu kostí, zejména u mladších pacientů, zůstává nedostatečně prozkoumanou oblastí. Tyto výzvy zdůrazňují naléhavou potřebu pochopit, jak mechanismy specifické pro dárce a pohlaví ovlivňují regeneraci kostí.

Publikováno (DOI: 10.1038/S41413-025-00418-Z) 26. března 2025, v Kostní výzkumPrůkopnická studie vedená Ku Leuven ve spolupráci s mezinárodními vědci zkoumala organoidy kalus vytvářející kosti odvozené z lidských periostálních buněk. Tým porovnával organoidy z dárců mužů a žen a analyzoval jejich kompozici extracelulární matrice, transkriptomy a sekretované proteiny. Jejich nálezy odhalily cesty závislé na pohlaví v přechodu chrupavky a nabízely nové vhled do personalizovaného tkáňového inženýrství.

Studie odhalila výrazné rozdíly mezi organoidy odvozenými od mužů a žen z hlediska tvorby chrupavky. Organoidy odvozené od mužů převážně produkovaly hypertrofickou chrupavku (HYC), představující velké, průhledné struktury bohaté na glykosaminoglykany a kolagen II. Organoidy odvozené od žen, na druhé straně, měly tendenci vyvíjet fibrokartilage (FIC), sestávající z menších hustších tkání, které postrádaly hypertrofické markery. Transcriptomická analýza odhalila sdílenou sadu chondrogenních genů, ale zřetelných progenitorových markerů, což naznačuje časnou divergenci v procesu diferenciace.

Klíčovým vrcholem studie byla identifikace 84 sekretovaných proteinů společných jak pro cesty chrupavky na kosti, ale není přítomno v tkáni netvorující kosti, včetně agrinu (agrinu), osteopontinu (SPP1), angiopoetinu 4 (Angpl4), autotaxinu (NPP2) a kostní morfogenní protein). Tyto proteiny jsou kritické při řízení zrání kostí, angiogeneze a remodelaci matrice. Zejména mužské buňky vykazovaly rychlejší proliferaci a ukládaly více extracelulární matrice, což zdůraznilo roli biologického pohlaví při aktivaci progenitorových buněk.

Ioannis Papantoniou, vedoucí autor studie, zdůraznil význam těchto zjištění: „Naše práce překlenuje propast mezi vývojovou biologií a klinickým překladem. Dekódováním mechanismů opravy specifických pro pohlaví můžeme navrhnout chytřejší živé implantáty přizpůsobené jednotlivcům, ale také skupině pacientů. Sekretovaný proteinový panel je měnič her pro monitorování kvality implantátu bez invazivního vzorkování.„

Důsledky tohoto výzkumu jsou hluboké a nabízejí potenciál revoluci v léčbě kostních defektů s terapiemi specifickými pro sexu nebo dárci. Identifikace biomarkerů sekretovaných proteinů by mohla zefektivnit výrobní proces, snížit náklady a zvýšit spolehlivost pokročilých terapeutických produktů. Klinicky by tato pokrok mohla prospívat mladším pacientům (ve věku 25–45 let), kteří často bojují se zlomeninami bez odborů. Budoucí výzkum se bude zaměřit na ověření těchto biomarkerů ve větších zvířecích modelech a na zkoumání vlivu hormonů. Tato studie nakonec podtrhuje klíčovou roli biologického pohlaví v regenerativní medicíně, obhajuje posun směrem k personalizovaným přístupům v tkáňovém inženýrství.