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受損的軟骨不具有再生能力，這也是骨關節疾病難治愈的根本原因。《National Science Review》（國家科學評論，影響因子：17.275）上發表的一篇文章顯示，科學家們構筑了一種可以注射到軟骨缺損部位的3D干細胞組裝體，它可以在體外快速組裝并填充到缺損處，并促進干細胞向軟骨分化，從而幫助極限軟骨缺損的修復
關節軟骨可以減少骨組織之間的摩擦，起到一個平滑有彈性的緩沖作用，以減少不必要的震動和沖擊。 然而，軟骨卻幾乎沒有再生能力，隨著年齡增長，磨損不斷增加，骨頭之間長期相互摩擦，就會引起疼痛和炎癥，最終導致關節退變，甚至喪失運動能力。 目前針對軟骨損傷的手術方法有限，且主要針對短期內的疼痛緩解，而干細胞組織工程方法顯現出的快速修復軟骨組織的巨大潛力，給軟骨修復帶來了新機遇。 然而，干細胞療法仍然存在一些關鍵障礙需要克服，比如損傷部位微環境中氧化應激和炎癥的普遍存在，干細胞在注射后經常發生凋亡等。 為了應對這些挑戰，由西北工業大學張秋禹教授、美國羅格斯大學Ki-Bum Lee教授等組織的一項研究，展示了用于先進3D干細胞培養和置入的3D IHI納米支架模板干細胞組裝系統的開發，通過機械支持、遞送生長因子、調節免疫反應和促進干細胞在體內整合推進干細胞修復軟骨形成，具有著明顯的優勢。 該項研究發表于《國家科學評論》（National Science Review, NSR），引起了廣泛關注。 干細胞“新組件” 可使受損軟骨一個月接近完全結構恢復 盡管在以往的干細胞治療試驗中取得了不錯的成績，但干細胞治療仍然有一些關鍵的障礙需要克服。 為了應對挑戰，在本項研究中，科學家們開發了一種基于3D可注射混合無機 (IHI) 納米支架的方法，該方法結合了無支架和無支架組織工程的優勢，以增強基于干細胞的軟骨損傷治療。
△ 使用IHI納米支架模板3D干細胞組裝增強軟骨損傷的治療 值得注意的是，3D-IHI納米支架通過將干細胞快速組裝成具有可控細胞間相互作用的3D組織，從而提高了干細胞的存活率和成骨分化，并在整個3D組裝的干細胞中均勻遞送軟骨形成因子。 該項研究中的可生物降解納米材料的加入不僅顯著加速了干細胞在3D中的組裝，而且還將細胞-細胞和細胞-基質相互作用以及深層藥物(TGF-β3)遞送功能整合到3D-IHI納米支架中，用于在體外和體內有效調節BMSCs軟骨形成。
并且，將干細胞組裝的3D-IHI納米支架注射到兔嚴重缺損模型中的受傷軟骨組織中可顯著減少炎癥并改善干細胞存活和軟骨形成，從而促進軟骨再生和長期功能恢復。 3D-IHI 納米支架在體外和體內控制干細胞命運方面的出色表現表明我們的治療平臺在加速軟骨再生和各種其他低再生能力組織損傷方面的巨大潛力。
當然，為了研究長期治療效果，研究者們還使用相同的實驗和對照條件在治療后1、2個月和3個月分別進行細胞移植測定。結果都證明了關節軟骨缺陷修復得到了顯著改善，同時減輕了骨關節炎的惡化。 值得注意的是，早在1個月時，研究人員就觀察到實驗組中受傷軟骨組織變得平滑，接近完全的結構恢復。 修復軟骨損傷 干細胞為骨關節炎帶來新機遇 軟骨的損傷通常是毀滅性的，這主要是由于軟骨組織本身幾乎不具有再生能力，因此，軟骨一旦消耗殆盡，相關骨關節性疾病就很難治愈。 隨著再生醫學的發展，干細胞技術的廣泛應用已經讓軟骨損傷的治療成為了研究熱點，尤其是一些間充質干細胞（MSC）的治療方法，甚至取得了可喜的成骨。
小小的干細胞為何就有如此大的“神力”，能夠讓無法再治療的軟骨獲得重生呢？這主要還在于干細胞本身所具有的“特質”。 首先，干細胞具有多向分化潛能，在體內外特定的誘導條件下可以轉化為骨細胞、軟骨細胞，對受損骨組織直接進行修復。 其次，干細胞具有旁分泌的功能，通過分泌多種有效因子，誘導干細胞有效進行自身向軟骨細胞分化，還能通過對多條信號通路及細胞因子的調控來抑制軟骨細胞凋亡，抑制局部炎癥進展，促進局部組織自我修復能力，達到干預目的。 最后，干細胞還具有免疫調節的功能，包括分泌免疫抑制性細胞因子以及直接調節免疫細胞分化來調節免疫反應，從而來抑制炎癥反應，間充質干細胞還可通過其表達的免疫調節因子來調節多種類型免疫細胞，從而達到抗炎的目的。 憑借著這些功能，干細胞在關節軟骨方面的臨床應用也已經取得不錯的成績，而本項研究采用的3D干細胞培養系統，更是將干細胞技術發揮到了極致，甚至將開啟發育生物學、疾病建模和再生醫學上的新突破，為軟骨損傷類疾病帶來新的治愈機會。 展望全世界關節炎患者有3億多人，而在亞洲，甚至每6個人中就有1人在一生的某個階段患上這種世界頭號殘疾性疾病。干細胞再生醫學的出現，并非偶然，而對干細胞技術更深入的鉆研，也將為更多關節炎患者帶來福音。 |
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