上海瑞金医院邓廉夫、崔文国、齐进：3D打印支架共生微巣促进骨缺损愈合的机制研究

来源：EngineeringForLife  

3D打印支架已经显示出促进组织修复的优越性，但是，支架材料促进损伤愈合的作用机制以及不同材料组分的3D打印支架植入后激活细胞水平特异性分子调控网络还有待揭示。了解不同3D支架材料植入后对骨修复进程的调节机制以及再生组织中不同细胞行为及功能的改变调节机制，对于揭示促进骨修复的关键细胞、重要的基因表达、相关的信号转导网络以及实现应用支架材料在骨修复过程中调控具有重要的意义。

近期，上海交通大学医学院附属瑞金医院上海市伤骨科研究所的研究者们在Advanced Science上发表题为：Transcriptome Analysis Revealed the Symbiosis Niche of 3D Scaffolds to Accelerate Bone Defect Healing的研究论文，利用RNA-Seq技术，在转录水平解析3D支架材料对于组织再生过程基因表达的影响，通过基因功能分析获得Hydrogel、PCL和β-TCP支架材料的生物学特性，最终通过生物学功能的改变评估三种3D支架生物材料提供的共生微巣对细胞功能以及骨再生过程的特异性调控机制。

图1 基于3D打印技术构建Hydrogel、PCL和β-TCP支架，并通过转录水平分析提供的再生微巣对于骨再生的作用

图2 Hydrogel、PCL和β-TCP支架材料骨在生的体内实验评估

图3 转录水平分析Hydrogel、PCL和β-TCP支架组中信号转导差异

目前，hydrogel, PCL和β-TCP作为再生医学的支架材料已得到广泛的研究和评价，在骨与软骨等组织的修复方面具有巨大的潜力。本文初步探究了三种材料在植入骨缺损部位后与细胞和周围组织形成的共生微巣对于骨愈合过程软骨痂向硬骨痂转变阶段的转录水平的调节作用，并揭示了不同材料的特异性功能。本文尝试使用转录组测序技术解码不同支架材料对于骨再生修复过程关键细胞与分子调控的影响，为后续应用于骨再生的生物支架材料设计及骨再生过程的特异性调控提供思路。而进一步的实验研究需要通过分子生物学方法，对支架材料植入体内后发挥的作用机制与可能产生的副作用进行验证，并进一步阐明其作用机制，促进其形成工程化产品并应用于临床的进程。此外，在后续的支架材料设计中，应根据作用机理，精细设计支架材料，充分利用不同材料的特性，提高材料使用的安全性与组织再生的高效性。

相关研究工作得到了国家重点研发计划、上海市卫健委项目、上海市教委高峰临床医学项目、国家自然科学基金、国家转化医学基金以及瑞金医院“广慈引智教授计划” 项目等项目的资助。

文章来源：https://doi.org/10.1002/advs.202105194