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为解决软骨组织工程难题，研究人员探究 hBM-MSCs 微组织融合，发现早期融合利于构建功能性软骨移植物。
软骨修复的困境与探索：从微组织融合到功能性移植物构建
在人体的关节中，软骨就像一层 “减震垫”，默默承受着日常活动带来的压力与摩擦，保障关节顺畅运转。然而，当软骨因创伤或疾病受损时，修复过程困难重重。目前，临床常用的基质诱导自体软骨细胞植入（MACI）等方法，就像给受伤的 “减震垫” 打补丁，却难以让它恢复如初，对于大规模关节退变更是束手无策，因此，寻找更有效的软骨修复策略迫在眉睫。
在这样的背景下，组织工程领域将目光投向了微组织（μTs），把它视为构建复杂组织和器官的 “生物积木”。这种高度细胞化、能分泌自身细胞外基质（ECM）的微小组织，在软骨组织工程中展现出巨大潜力。不过，微组织的融合过程及融合后组织的长期发展仍存在诸多未知，尤其是微组织的成熟度对融合效果和最终构建组织的影响，就像一团迷雾，亟待科研人员去揭开。
为了驱散这团迷雾，来自国外（文中未明确具体机构，仅知部分作者信息）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上，为软骨组织工程带来了新的曙光。
研究方法：搭建探索软骨修复奥秘的桥梁
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：
- 细胞获取与培养：从 21 岁女性捐赠者的新鲜人类骨髓中分离出人类骨髓间充质干细胞（hBM - MSCs），在特定培养基中进行培养和扩增。同时，还从雌性山羊的胸骨中分离出山羊骨髓间充质干细胞（caprine MSCs）用于后续实验。
- 微组织制备与融合：通过 3D 打印模具和琼脂糖，制备含有特定数量细胞的微组织。设置不同成熟时间（2 天、4 天、7 天）的微组织，然后将它们融合，观察融合过程和后续组织发展。
- 组织评估：运用组织学评估（如 H&E 染色、Alcian Blue 染色、Picrosirius red 染色等）、免疫荧光评估、活死检测、生化分析、RNA 提取和定量实时 PCR 等多种手段，从不同角度对微组织融合后的组织进行全面评估。
研究结果：微组织融合的 “成长密码” 被逐步揭开
- 微组织分泌软骨样细胞外基质：在软骨形成培养基中培养 hBM - MSCs 微组织，28 天内，微组织逐渐分泌软骨样细胞外基质。早期（2 - 7 天）基质沉积变化不明显，28 天时，GAGs 和胶原蛋白沉积显著增加，生化分析显示 sGAG 和胶原蛋白产量随时间大幅上升。
- 细胞 - 细胞和细胞 - ECM 相互作用受微组织成熟度影响：不同成熟度（2 天、4 天、7 天）的微组织融合实验表明，融合动力学存在差异。2 天成熟的微组织（F - D2）融合迅速，48 小时内形成紧密组织；7 天成熟的微组织（F - D7）则需 7 天。F - D2 形成的构建体更大，且在融合过程中，F - D2 的 N - cadherin 表达更高，促进细胞相互作用，早期 vimentin 表达较低，后期升高且更均匀，而 F - D7 则相反。
- 早期融合促进软骨表型发展：检测融合后不同时间点软骨特异性基因表达发现，24 小时时，成熟微组织（F - D4 和 F - D7）的软骨基质基因表达较高，但 7 天后，F - D2 的 ACAN、COL2A1 和 SOX9 表达超过 F - D7。28 天诱导后，F - D2 组的 sGAG 和胶原蛋白沉积更多，证实早期融合利于形成更接近透明软骨的表型。
- 增加微组织密度助力构建功能性移植物：用不同数量（50、150、300）的 F - D2 微组织融合构建组织，42 天后发现，构建体直径增加且无差异，sGAG 产量随微组织数量增加显著上升，胶原蛋白合成与微组织密度关系较小。4000 个 caprine MSCs 来源的 F - D2 微组织构建的大尺寸移植物，在静态和动态培养下均形成类似纤维软骨的组织，且无明显细胞凋亡，但核心区域有钙沉积，两种培养条件下组织发育无显著差异。
研究结论与意义：照亮软骨组织工程的未来之路
研究表明，融合低成熟度的微组织能促进软骨生成，细胞 - 细胞和细胞 - ECM 相互作用在融合过程中发挥关键作用，增加微组织密度可提升 sGAG 合成，且大规模融合微组织构建临床相关尺寸的软骨移植物是可行的。
这一研究成果为软骨组织工程带来了重要突破，为开发更有效的软骨修复策略提供了理论依据和实践指导。不过，研究也发现当前构建的移植物在营养运输和机械性能方面存在不足，后续可通过 3D 生物打印等技术进一步优化，实现更理想的软骨组织构建，有望为众多软骨损伤患者带来新的希望，让受损的关节重新恢复活力。
