浙江大学欧阳宏伟团队体外构建“骨痂”器官促进超高速骨再生

来源：生物世界2022-09-08 1:09

目前临床上修复大面积骨缺损的策略都有其局限性，如愈合不完全、愈合时间过长等。因此，我们可以通过仿生策略寻求更有效的方法来提高骨再生的质量和速度。

目前临床上修复大面积骨缺损的策略都有其局限性，如愈合不完全、愈合时间过长等。因此，我们可以通过仿生策略寻求更有效的方法来提高骨再生的质量和速度。

腔内成骨是大多数骨组织(包括四肢、躯干和颅底)发育和再生的主要机制。为了模拟自然愈合过程，保证体内骨再生效果，提出了发育工程的概念，模拟软骨内成骨过程中的关键发育事件，以促进更有效的骨组织再生。

软骨内成骨过程中，间充质在缺损部位主动凝固分化形成一个称为骨痂的软骨核心，随后发生肥大、钙化和凋亡，随后成骨祖细胞募集和成骨分化。这些过程表明，需要实现骨痂组织(骨痂)的多阶段行为和多细胞成分，以通过组织工程的手段来模拟骨痂组织(骨痂)的形成，从而实现有效的骨再生。

近日，浙江大学欧阳宏伟教授研究组在《生物材料》杂志上发表了题为《一个月内快速骨再生的成骨细胞-骨痂有机物高效工程》的研究论文。

基于在3D打印和类器官领域的研究积累，研究团队通过数字光处理(DLP)打印技术，实现了负载骨髓间充质干细胞(BMSCs)的水凝胶微球的高效生产以及BMSCs在微球中的聚集和凝固；在软骨诱导培养基中诱导分化3周后，构建了与发育过程中相似的骨-骨痂类器官，细胞组成与发育中的软骨相似，并在4周内实现了原位快速骨再生。

首先，基于已建立的数字光处理(DLP)3D打印技术平台，成功打印出含有hBMSCs的GelMA水凝胶微球，微球可在体外长期培养并保持良好的细胞活性和细胞延伸性(图1)。

本研究成功实现了含hBMSCs的高效软骨诱导水凝胶微球(与传统的小球培养模式相比)，含hBMSCs的微球在体外表现出先软骨化后骨化的过程，类似于软骨内成骨(图2)。

此外，RNA-seq分析结果显示，载有hBMSCs的水凝胶微球在软骨内成骨阶段表现出特定的基因表达模式，同时表现出细胞增殖和分化的状态，这与发育软骨内成骨的不同细胞成分和行为高度相似。结合图2的结果，由软骨诱导21天的水凝胶微球被称为骨痂类器官(图3)。