《Bioactive Materials》重磅研究成果发表：基于【3D微载体】的软骨内成骨模型，用于

骨不连和骨延迟愈合给骨科治疗带来了巨大挑战，目前的治疗方法往往无法解决这一问题。

骨组织工程(BTE)，特别是通过软骨内成骨(ECO)，成为解决关键骨缺损的一种有前途的策略。但是在BTE中，如何有效结合生物材料、细胞以及活性因子，尤其是构建模拟体内的3D微环境来促进细胞的生长和分化，成为一个关键问题。

该研究聚焦于骨缺损修复的治疗，在体内研究中，使用华龛生物生物科技有限公司（以下简称：华龛生物）研发的3D TableTrix^® 微载体负载MSC-E4，通过体内自组装形成骨软骨内成骨类器官，用于临界尺寸骨缺损的修复。

课题组通过环钻手术构建了大鼠临界尺寸(5mm)颅骨骨缺损模型，随后将负载对照组MSC(MSC-C)和MSC-E4的3D TableTrix^® 微载体植入缺损区域，以评价其修复效果。

在6周时，在MSC-C组和MSC-E4组的缺损区域边缘都观察到了明显的Safranin-O染色和Col-Il表达，而对照组几乎没有软骨形成，这表明软骨形成依赖于外源性间充质干细胞和3D支架的存在。

在12周时，相对于空白对照组，缺损区域的MSC-C组和MSC-E4组都有着明显的Col-I阳性细胞表达，骨密度、骨体积分数以及骨缺损修复面积的增加，同时其矿化沉积率(MAR)也更高。

因此，负载MSC的3D TableTrix^® 微载体可以有效实现颅骨临界尺寸骨缺损的组织修复。

本研究示意如图1所示。左侧部分描述了MSC-E4 的构建过程；中间部分阐明了自分泌和旁分泌介导的骨重建过程；最后一部分研究，将MSC-E4包囊在Co1-Ⅰ胶原支架或3D TableTrix^® 微载体中，以验证其通过ECO过程促进骨再生的效果。

在文章的动物实验部分，我们通过将MSC搭载于华龛3D微载体中进行培养，之后移植到大鼠颅骨骨缺损的修复区域，最终证实了骨修复效果。我们的研究结果主张将MSC-E4置于BTE框架内，利用ECO过程，作为治疗重大骨缺损的一种新颖而有效的方法。

第一作者

何子豪

北京大学人民医院骨关节科2020级博士研究生，主要从事骨缺损修复等研究。

共同第一作者

李晖

医学博士，北京大学人民医院骨关节科助理教授，医师，北京大学关节病研究所副研究员。

通讯作者

邢丹

▷北京大学人民医院骨关节科副主任医师、副教授、硕士研究生导师。

▷现任中国医师协会骨科医师分会基础学组委员、中国研究型医院学会冲击波专委会骨与软骨再生学组副主委、《中华关节外科杂志》第四届编委等。

▷长期从事骨科领域基础研究，重点关注干细胞的理化调控机制及类器官构建，先后主持国家自然科学基金2项，北京市自然科学基金2项，局级、校级及院级课题3项。

▷参与编译书籍8部。获国家专利10项。

▷在the BMJ、JAMA network、Bioactive Materials、Osteoarthritis and Cartilage、Biomaterials、The American Journal of Sports Medicine等国际权威期刊发表SCI文章50余篇。

通讯作者

林剑浩

▷北京大学人民医院骨关节科主任，康复医学科主任，博士生导师。

▷任国家大骨节病和氟骨症治疗专家组组长、北京大学前沿交叉学科研究院、北京大学医学部骨科系教授、国际骨关节炎研究协会亚洲工作组主席 (Chair of OARSI Asian Task，2019-2021)、《首都十大疾病科技攻关与管理工作》脊柱和关节病领域领衔专家（2016-2020）、国际骨关节炎研究协会理事（OARSI，2014-2018）。

▷在骨关节炎的细胞治疗、运动治疗、手术治疗及软骨损伤诊疗领域进行了深入研究，在复杂成人关节畸形矫形领域成绩卓越。在基础研究领域，长期从事干细胞功能调控在关节外科的研究，尤其关注于干细胞微组织治疗、干细胞力学及免疫调控、干细胞组织工程及人造细胞研究。

▷曾先后赴澳大利亚新南威尔斯州立大学圣乔治医院骨科研究所、美国康奈尔大学、纽约特种外科医院(HSS)研修。

▷曾获国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技攻关重大专项等基金资助，已培养博士研究生10人，发表SCI论文60余篇、核心期刊论文百余篇。

通讯作者

杜亚楠

▷清华大学生物医学工程学院副院长，教授，博士生导师。

▷国家自然科学基金“杰出青年”项目获得者（2021年）、北京市自然科学基金“杰出青年”获得者（2018年）、教育部青年长江学者奖励计划（2017年）、国家自然科学基金“优秀青年”项目获得者（2015年）。

▷在Nature Materials、Nature Biomedical Engineering、Nature Communications、Science Advances，PNAS等国际权威期刊发表多篇高影响力论文。

▷在“微组织工程”这一特色交叉研究方向进行创新探索，实现理论探究和技术转化。开发的3D微组织技术可作为新一代细胞药物的扩增制备平台和药剂学递送系统革新体外细胞培养和再生医学；同时可辅助建立仿生生理/病理模型，用于高通量药物筛选和病理机制研究。

▷相关微组织工程产品已经商品化，并获得美国FDA和中国CDE相关资质备案，为再生医学、药物开发和病理研究提供新型平台技术、理论模型和解决方案。