观赏鱼和智能植入物展示了改善骨骼健康的方法

背痛可能会令人难以忍受，并且在人口老龄化中越来越普遍。脊柱手术在许多国家呈上升趋势，包括昂贵且通常有风险的脊柱融合手术。多达 18% 的脊柱手术失败，给患者带来毁灭性的并发症。

脊柱融合手术将两个椎骨融合在一起以稳定该区域并减轻疼痛。然而，这在很大程度上取决于椎骨在手术后生长新骨质和正确融合的能力。

绑定差距

“在很多情况下，这不会发生，因为患者无法弥合骨骼中的间隙，”欧盟资助的 SmartFuse 项目协调员和瑞典医疗设备公司 Intelligent Implants 的联合创始人 John Zellmer 说。

SmartFuse 的灵感来自 Zellmer 的兄弟、瑞典医生 Erik Zellmer 博士和爱尔兰生物医学工程师 Rory Murphy 博士之间的一次会面。

由于缺乏骨骼生长，脊柱手术失败了多少，这让他们俩都感到震惊。然而一段时间以来，人们已经知道骨骼利用身体自身产生的电信号自然地重塑。

这促使两位医生成立了一家公司，以开发首创的医疗级植入物，该植入物能够使用精心定位的电信号来加速、控制和监测骨骼生长。

John Zellmer 说：“我们通过在植入物周围我们希望骨骼生长的位置创建一个电场来劫持人体自身的信号。”

这种微型且易于使用的骨科植入物由 PEEK 塑料和钛制成，内部有紧密密封的电极阵列。

绵羊试验

该项目于 2022 年 4 月开始，一直持续到 2024 年 11 月，欧盟的财政支持来自欧洲创新委员会。

在绵羊身上进行的初步临床试验非常有前途。根据 Zellmer 的说法，在短短六周内，使用该设备的绵羊的骨骼数量是未使用该设备的绵羊的三倍。

背部手术后患者的康复之路可能很漫长，他们需要 9 到 12 个月的时间才能长出完成融合所需的骨骼。通常，失败在手术后一年或更长时间都未被诊断出来，医生很难判断愈合过程的进展情况。

借助 SmartFuse，植入物可以无线接收信号并连接到基于云的门户网站，让医生能够前所未有地了解骨骼是如何融合的。

随着植入物周围骨骼的生长，电信号越来越被抑制。然后检测器可以“感知”下降的信号并估计存在多少骨头。

这种查看患者进展情况的能力对于医生和患者来说都是一笔宝贵的财富。虽然仍处于早期阶段，但该公司希望到 2028 年获得欧洲和的监管批准。

古代脚手架

与此同时，两种常见的观赏鱼——斑马鱼和青鳉——为一组年轻的研究人员提供了灵感，他们在拖网中寻找关于如何治疗人类常见骨骼问题的线索。

大约 4 亿年以来，骨骼一直是脊椎动物(有脊椎的动物)的支架。由于进化遵循古老的格言“如果它没有坏，就不要修理它”，鱼类、爬行动物、鸟类和哺乳动物仍然经常使用相同的基因和蛋白质来制造它们的骨骼框架。

因此，虽然鱼和人明显不同，但相似之处使研究鱼骨骼的科学家能够做出有趣的医学发现。

“许多导致人类骨骼问题的基因现在已被证明会在鱼类中产生类似的问题，”欧盟资助的 BioMedaqu 项目的负责人 、比利时列日大学的生物学家 Marc Muller 博士说。

BioMedaqu 在历时四年半后于上个月结束，汇集了鱼类和人体骨骼方面的专家。Muller 和他的同事在葡萄牙阿尔加维的一次会议上边喝啤酒边聊天，萌生了一个培训年轻研究人员项目的想法。

“我们想：‘为什么不将水产养殖、鱼类生物学和生物医学研究领域的人们聚集在一起，分享想法，甚至技术，来研究骨骼生物学呢?’”Muller 说。

15 名早期研究人员参与了 BioMedaqu，这导致了一系列发现。

一个人研究了人类的一种骨骼疾病—— 成骨不全症 ——她通过突变斑马鱼中的等效基因来复制这种疾病。另一位科学家研究了磷对鱼骨健康的重要性。在巴黎的一家医院，研究揭示了几种基因对儿童骨质疏松症发展的重要性。

与此同时，列日实验室研究了基因在人类骨关节炎中的作用。该实验室还研究了海洋动物提取物对鱼类和人类骨骼发育的潜力。

骨骼问题

这项工作的总体目标是更深入地了解可能导致人类和养殖鱼类骨骼畸形的基本机制。

该网络联合了来自七所欧洲大学、一家研究医院和法国国家健康与医学研究所 (INSERM) 的利益相关者。水产养殖和鱼类食品部门的商业利益也有代表。

该项目的结构鼓励生物医学和水产养殖部门之间以及学术部门和应用部门之间的信息和人员流动。研究还揭示了养鱼户在寻找更可持续的饲料选择时感兴趣的信息。

例如，一些项目研究了锌、硒、维生素、脂肪酸和益生菌等微量元素对鱼骨骼发育的影响，以及如何通过将它们添加到混合物中来改善饲料。

Muller 表示，这项研究以一种最终有利于水产养殖、骨骼生物学的理解以及最终有利于人类患者的方式推进了科学家们的知识。研究人员的更多发现正在进行中。

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