上海瑞金醫(yī)院鄧廉夫、崔文國、齊進：3D打印支架共生微巣促進骨缺損愈合的機制研究

來源：EngineeringForLife  

3D打印支架已經(jīng)顯示出促進組織修復的優(yōu)越性，但是，支架材料促進損傷愈合的作用機制以及不同材料組分的3D打印支架植入后激活細胞水平特異性分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)還有待揭示。了解不同3D支架材料植入后對骨修復進程的調(diào)節(jié)機制以及再生組織中不同細胞行為及功能的改變調(diào)節(jié)機制，對于揭示促進骨修復的關(guān)鍵細胞、重要的基因表達、相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡(luò)以及實現(xiàn)應(yīng)用支架材料在骨修復過程中調(diào)控具有重要的意義。

近期，上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院上海市傷骨科研究所的研究者們在Advanced Science上發(fā)表題為：Transcriptome Analysis Revealed the Symbiosis Niche of 3D Scaffolds to Accelerate Bone Defect Healing的研究論文，利用RNA-Seq技術(shù)，在轉(zhuǎn)錄水平解析3D支架材料對于組織再生過程基因表達的影響，通過基因功能分析獲得Hydrogel、PCL和β-TCP支架材料的生物學特性，最終通過生物學功能的改變評估三種3D支架生物材料提供的共生微巣對細胞功能以及骨再生過程的特異性調(diào)控機制。

圖1 基于3D打印技術(shù)構(gòu)建Hydrogel、PCL和β-TCP支架，并通過轉(zhuǎn)錄水平分析提供的再生微巣對于骨再生的作用

圖2 Hydrogel、PCL和β-TCP支架材料骨在生的體內(nèi)實驗評估

圖3 轉(zhuǎn)錄水平分析Hydrogel、PCL和β-TCP支架組中信號轉(zhuǎn)導差異

目前，hydrogel, PCL和β-TCP作為再生醫(yī)學的支架材料已得到廣泛的研究和評價，在骨與軟骨等組織的修復方面具有巨大的潛力。本文初步探究了三種材料在植入骨缺損部位后與細胞和周圍組織形成的共生微巣對于骨愈合過程軟骨痂向硬骨痂轉(zhuǎn)變階段的轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)作用，并揭示了不同材料的特異性功能。本文嘗試使用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)解碼不同支架材料對于骨再生修復過程關(guān)鍵細胞與分子調(diào)控的影響，為后續(xù)應(yīng)用于骨再生的生物支架材料設(shè)計及骨再生過程的特異性調(diào)控提供思路。而進一步的實驗研究需要通過分子生物學方法，對支架材料植入體內(nèi)后發(fā)揮的作用機制與可能產(chǎn)生的副作用進行驗證，并進一步闡明其作用機制，促進其形成工程化產(chǎn)品并應(yīng)用于臨床的進程。此外，在后續(xù)的支架材料設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)作用機理，精細設(shè)計支架材料，充分利用不同材料的特性，提高材料使用的安全性與組織再生的高效性。

相關(guān)研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、上海市衛(wèi)健委項目、上海市教委高峰臨床醫(yī)學項目、國家自然科學基金、國家轉(zhuǎn)化醫(yī)學基金以及瑞金醫(yī)院“廣慈引智教授計劃” 項目等項目的資助。

文章來源：https://doi.org/10.1002/advs.202105194