關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)研究展望

敖英芳 代文立

關(guān)節(jié)軟骨損傷是全世界性多發(fā)常見的健康問題之一。由于關(guān)節(jié)軟骨缺乏血運(yùn)，創(chuàng)傷性軟骨損傷所造成的局部軟骨缺損通常是由新的纖維軟骨組織來進(jìn)行填充。與透明軟骨相比，纖維軟骨機(jī)械強(qiáng)度明顯較弱，并且會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸退化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和功能的喪失，并逐漸發(fā)展為骨性關(guān)節(jié)炎，最終導(dǎo)致進(jìn)行性全關(guān)節(jié)破壞。目前臨床上對(duì)于創(chuàng)傷性軟骨損傷局部缺損尚無治愈方法，有學(xué)者建議對(duì)其進(jìn)行早期外科手術(shù)，例如進(jìn)行微骨折手術(shù)或自體骨軟骨移植手術(shù)，以盡可能恢復(fù)關(guān)節(jié)軟骨覆蓋、促進(jìn)愈合，最大程度地減少關(guān)節(jié)的退化[1]。通常，這些外科手術(shù)方法僅能有限地進(jìn)行組織再生，短期緩解癥狀。近年來，新興的組織工程技術(shù)因可以有效地促進(jìn)組織修復(fù)再生而備受關(guān)注。本文中，我們對(duì)目前臨床上常用的軟骨損傷修復(fù)方法、處于臨床前研究及基礎(chǔ)研究的修復(fù)方法進(jìn)行討論，并展望關(guān)節(jié)軟骨損傷修復(fù)的臨床前景與發(fā)展方向。

一、微骨折技術(shù)

微骨折技術(shù)通過開放軟骨下骨，從而在軟骨缺損和下方的骨髓之間形成通道。目前，臨床與研究上普遍認(rèn)為，通過這些通道將多能性骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞釋放募集到缺損部位以修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨。這項(xiàng)技術(shù)由于其簡(jiǎn)單快捷性和低成本在臨床經(jīng)常使用。然而，這種方法僅對(duì)小的缺損有效，修復(fù)后形成不了透明關(guān)節(jié)軟骨，術(shù)后僅能提供相對(duì)的功能改善，其臨床作用與意義相對(duì)有限。

二、骨軟骨移植技術(shù)

自體骨軟骨移植手術(shù)也應(yīng)用于臨床，是在關(guān)節(jié)非負(fù)重區(qū)域軟骨面上取出圓柱形骨軟骨組織植入到負(fù)重區(qū)軟骨缺損處。盡管有文獻(xiàn)報(bào)道通過自體骨軟骨移植得到較好的臨床效果，但結(jié)果會(huì)因年齡，性別和病變大小而有很大不同。同時(shí)供體部位損傷與不適以及局部供體組織的可用性有限，使得自體骨軟骨移植僅適用于某些中、小尺寸的軟骨缺損。同時(shí)移植骨軟骨之間的軟骨修復(fù)愈合，移植軟骨與受區(qū)周邊軟骨的愈合都存在問題，另有供區(qū)損傷帶來的創(chuàng)面開放，出血炎性因子釋放等對(duì)關(guān)節(jié)內(nèi)微環(huán)境、內(nèi)穩(wěn)態(tài)等帶來的不利影響使其應(yīng)用受到限制并逐漸趨少。同種異體骨軟骨移植盡管沒有供區(qū)損傷以及移植物大小不足的問題，但存在同種異體移植物的保存、組織的可用性、受者免疫反應(yīng)等問題，同時(shí)供體來源不足以及質(zhì)量等又是臨床應(yīng)用的實(shí)際問題。

三、自體軟骨細(xì)胞移植技術(shù)(autologous chondrocyte implantation,ACI)

ACI技術(shù)能夠適應(yīng)軟骨缺損的輪廓，使其對(duì)于治療大面積(> 3～4 cm2)軟骨損傷具有很強(qiáng)的臨床吸引力。ACI需要進(jìn)行兩次手術(shù)：第一次手術(shù)時(shí)需從健康的關(guān)節(jié)非負(fù)重區(qū)軟骨中取材軟骨組織，在體外培養(yǎng)擴(kuò)增軟骨細(xì)胞，然后進(jìn)行第二次手術(shù)將培養(yǎng)擴(kuò)增的軟骨細(xì)胞植入軟骨缺損部位進(jìn)行修復(fù)。這項(xiàng)技術(shù)的更新版是在植入前將軟骨細(xì)胞播種到支架上，稱為基質(zhì)誘導(dǎo)ACI(matrix-induced ACI,MACI)。據(jù)報(bào)道，接受MACI治療的病人膝關(guān)節(jié)功能可較長(zhǎng)期改善，滿意度也較高[2]，但是也需要體外培養(yǎng)擴(kuò)增軟骨細(xì)胞和兩次手術(shù)才能完成。該方法最初在國(guó)際上臨床應(yīng)用研究較多，但因其局限性，目前在臨床應(yīng)用上也受到限制，不如僅需要一次手術(shù)的修復(fù)方法對(duì)臨床醫(yī)生更具吸引力。

四、自體基質(zhì)誘導(dǎo)軟骨形成技術(shù)(autologous matrix-induced chondrogenesis,AMIC)

相對(duì)于需要兩次手術(shù)的ACI，AMIC可以在單次手術(shù)中完成。為了進(jìn)行AMIC，手術(shù)醫(yī)生需要暴露并清理缺損部位，然后做微骨折釋放骨髓中的間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)，最后將Ⅰ型和Ⅲ型膠原蛋白混合制作的生物膜縫合或粘合到軟骨缺損區(qū)。膠原蛋白基質(zhì)被認(rèn)為可以穩(wěn)定血凝塊，有助于促進(jìn)早期的機(jī)械穩(wěn)定和軟骨再生。研究發(fā)現(xiàn)，AMIC在治療全層軟骨缺損方面安全有效[3]。在一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)5年隨訪的研究中，進(jìn)行AMIC的病人在Tegner，Lysholm，ICRS和Cincinatti評(píng)分方面均有顯著改善[3]。此外，MRI顯示所有軟骨缺損有中度到完全填充。我們牽頭進(jìn)行了相關(guān)的多中心總計(jì)120例的隨機(jī)對(duì)照臨床研究，通過使用AMIC對(duì)軟骨損傷病人進(jìn)行修復(fù)，取得了很好的近期療效。然而，由于總體研究存在病例較少，隨訪時(shí)間短等的問題，最終臨床效果尚需更高質(zhì)量的臨床研究來進(jìn)一步驗(yàn)證。

五、組織工程修復(fù)方法

1.組織工程支架：目前認(rèn)為，良好的組織工程支架是可以仿生天然組織的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)功能特性，可以促進(jìn)細(xì)胞的封裝，并支持細(xì)胞增殖和ECM生成的生物材料。當(dāng)不使用支架時(shí)，鄰近正常的軟骨將由于缺乏植入物而影響愈合。為此，生物材料應(yīng)該由在結(jié)構(gòu)和功能上與天然關(guān)節(jié)軟骨相似，并且是由在生物學(xué)上相容的材料組成。為了代替天然關(guān)節(jié)軟骨ECM，支架應(yīng)能夠：(1)產(chǎn)生高度水合的環(huán)境，以便交換養(yǎng)分，電解質(zhì)，氧，代謝廢物，以及影響細(xì)胞活力、分化和功能的小分子介質(zhì)；(2)抵抗徑向和縱向變形并吸收壓縮載荷；(3)建立緊密的細(xì)胞-基質(zhì)接觸，以保持細(xì)胞的活力、分化能力和功能；(4)與相鄰的軟骨組織無縫融合，并黏附于軟骨下骨。

目前已經(jīng)研究了多種合成或天然材料，其中天然材料包括藻酸鹽，明膠，瓊脂糖，透明質(zhì)酸，纖維蛋白以及膠原蛋白等。而合成材料更多樣化，通常包括聚ε-己內(nèi)酯，聚1-乳酸，聚乳酸-乙醇酸，聚乙烯醇，聚乙二醇，聚氨酯和自組裝肽等。天然聚合物具有良好的生物可降解性以及生物相容性，但其組成因批次而異。合成材料更易于復(fù)制，其性質(zhì)可以精確控制。其中，基于聚己內(nèi)酯和自組裝肽的支架在體外能維持軟骨細(xì)胞的增殖和分化。然而，相對(duì)于合成材料，天然材料正被更多地用于臨床研究中。其中，由我們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的脫鈣皮質(zhì)骨支架已經(jīng)在動(dòng)物軟骨缺損模型中成功實(shí)現(xiàn)了軟骨修復(fù)，并且通過將脫鈣皮質(zhì)骨支架與殼聚糖水凝膠相結(jié)合，或是將其與MSC特異性親和肽相結(jié)合[4]，均顯示出了優(yōu)異的軟骨修復(fù)能力。而在人體內(nèi)，脫鈣皮質(zhì)骨支架應(yīng)用5～7年的隨訪臨床效果良好。目前，該支架已實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，正在開展多中心臨床研究并顯現(xiàn)出非常好的臨床應(yīng)用前景。

盡管組織工程支架提供了許多優(yōu)勢(shì)，但使用支架還可能出現(xiàn)與降解相關(guān)的毒性，應(yīng)力屏蔽，細(xì)胞表型改變和重塑障礙等問題，這些問題為研究無支架技術(shù)提供了動(dòng)力。無支架的自組裝過程能促進(jìn)細(xì)胞間相互作用，囊括了軟骨發(fā)育的相關(guān)條件，并可以導(dǎo)致硫酸軟骨素6與硫酸軟骨素4的比率發(fā)生變化，以及Ⅵ型膠原蛋白向Ⅱ型膠原蛋白發(fā)生轉(zhuǎn)化。通過使用生物化學(xué)和生物力學(xué)刺激，使用無支架方法制造的工程軟骨可以獲得與天然軟骨組織相當(dāng)?shù)墓δ芴匦?。例如，無支架的工程軟骨的壓縮模量和拉伸模量可以分別達(dá)到-0.32 MPa和-8 MPa，分別在天然軟骨的壓縮(0.1～2.0 MPa)和拉伸(5～25 MPa)模量的范圍內(nèi)[5]。另外，無支架方法有可能規(guī)避與支架相關(guān)的缺點(diǎn)并生產(chǎn)具有生物力學(xué)功能的植入物。

組織工程支架的進(jìn)展也集中于對(duì)天然組織結(jié)構(gòu)的模擬上。例如，衍生自聚乙二醇和硫酸軟骨素的剛度梯度水凝膠可以產(chǎn)生具有剛度依賴性糖胺聚糖梯度的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)模仿了關(guān)節(jié)軟骨淺表層和深層區(qū)域之間的糖胺聚糖梯度[6]。在另一項(xiàng)研究中，具有多孔層的雙層聚ε-己內(nèi)酯支架可以促使工程軟骨的帶狀排列的形成[7]。這些研究表明，實(shí)現(xiàn)軟骨的各向異性特性對(duì)于組織工程軟骨模擬天然軟骨的功能特性是很重要的。

作為個(gè)性化醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性技術(shù)，3D生物打印可以按照需求逐層沉積生物材料，從而使3D構(gòu)建體適應(yīng)特定病變形狀。目前已經(jīng)有多種不同的打印策略用于軟骨組織工程：噴墨打印，激光輔助打印和生物擠出打印。噴墨生物打印是基于通過熱法或壓電法將液滴直接沉積到載體上的方法。激光輔助生物打印是在激光能源的影響下，將特定材料上的液滴沉積到接收載體上的方法。生物擠出打印是通過打印針直接將生物墨水沉積在載體上的技術(shù)。在這三種技術(shù)中，已經(jīng)有研究者通過生物擠出技術(shù)，將天然材料(明膠，殼聚糖，藻酸鹽，透明質(zhì)酸)或人工合成材料(PGA，PCL，PEG)和細(xì)胞混合進(jìn)行打印。由于生物擠出技術(shù)允許打印具有高細(xì)胞密度的生物支架，使其成為構(gòu)建全層軟骨組織的優(yōu)良候選者。同時(shí)，它允許在生物墨水的不同層次中沉積不同的生物材料和細(xì)胞類型，以更好地模仿天然骨軟骨組織中不同的組織層次。其中，我們團(tuán)隊(duì)通過3D打印技術(shù)開發(fā)出一種新型絲素蛋白-明膠復(fù)合支架，通過調(diào)節(jié)絲素蛋白和明膠的比例以平衡支架的機(jī)械性能和降解速率，并將支架與BMSC特異性親和肽相結(jié)合。這種雙重優(yōu)化的支架在膝關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)中表現(xiàn)出卓越的修復(fù)性能，因?yàn)樗粌H保留了足夠的干細(xì)胞，而且還充當(dāng)了血凝塊的物理屏障，并在新軟骨形成之前提供了機(jī)械保護(hù)。該支架已經(jīng)成功在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中構(gòu)建出了透明軟骨樣組織[8]。

在使用擠出法的3D生物打印時(shí)，生物墨水的生物相容性和可打印性是兩項(xiàng)關(guān)鍵的特性，而打印的穩(wěn)定性和機(jī)械性能也是重要考慮因素。為了確保3D構(gòu)建物的穩(wěn)定，可以通過溫度變化，光交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)來固化打印后的構(gòu)建體。另一種打印的方法是打印異質(zhì)性支架，該支架由PCL支架和包含細(xì)胞的水凝膠組成[9]。生物擠出技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能夠直接打印生物墨水和細(xì)胞，同時(shí)生產(chǎn)功能化的構(gòu)建體。通常通過評(píng)估打印細(xì)胞的活力來評(píng)估墨水的生物相容性。在比較不同的生物墨水的可打印性時(shí)，剪切應(yīng)力和黏度是重要的參考因素。剪切應(yīng)力會(huì)受到不同的打印參數(shù)的影響，例如針的幾何形狀和直徑。通常這些參數(shù)需要進(jìn)行微調(diào)，以提高最終的3D構(gòu)建物中的細(xì)胞活力和分化潛能。

2.種子細(xì)胞：工程軟骨植入物的理想細(xì)胞來源應(yīng)該是易于分離和擴(kuò)增的細(xì)胞，并且可以形成并維持軟骨相關(guān)表型，合成豐富的透明軟骨ECM，而且不會(huì)引起免疫學(xué)反應(yīng)。在這方面，來自病人的關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞似乎是首選。在1990年代，Brittberg等從膝關(guān)節(jié)損傷病人中分離出關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞，并將這些軟骨細(xì)胞植入培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，然后將其植入病人中。但是，在關(guān)節(jié)鏡下觀察到其對(duì)鄰近正常軟骨的整合不良。與該技術(shù)相關(guān)的其他問題包括供體部位有限，體外細(xì)胞擴(kuò)增的需求較高，以及修復(fù)部位移植物的過度生長(zhǎng)[10]。

來自不同來源的MSC，例如骨髓，脂肪組織，滑膜，臍帶血，外周血等，被用于治療關(guān)節(jié)軟骨缺損。這些細(xì)胞具有易獲得性、良好的分化和增殖潛力、以及抗炎和免疫調(diào)節(jié)特性。不同來源的MSC分化成軟骨細(xì)胞的能力各不相同，其中滑膜來源的MSC表現(xiàn)出最大的分化成關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞的潛力[11]。但是，MSC的移植可能會(huì)產(chǎn)生軟骨和纖維組織的混合物，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看這可能會(huì)導(dǎo)致修復(fù)的失敗。因此，在將MSC成功用于軟骨修復(fù)之前，需要進(jìn)一步研究其分化的方案。

胚胎干細(xì)胞(ESC)具有增殖和分化成幾乎任何類型的體細(xì)胞的潛力。將ESC轉(zhuǎn)化為軟骨細(xì)胞的各種方法包括與軟骨細(xì)胞共培養(yǎng)，以及先從ESC產(chǎn)生類似于MSC的細(xì)胞，然后利用多種生長(zhǎng)因子將其分化為軟骨細(xì)胞。利用ESC進(jìn)行軟骨再生的缺點(diǎn)包括倫理學(xué)上的擔(dān)憂，即人類胚胎的破壞，宿主的免疫排斥，以及畸胎瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)代表了一種相對(duì)較新的干細(xì)胞來源，具有與ESC相似的自我更新和多能能力，但沒有相關(guān)的道德和免疫原性問題。從人iPSC(hiPSC)生成軟骨細(xì)胞的策略目前正在開發(fā)和完善中。在目前應(yīng)用于iPSC的各種誘導(dǎo)軟骨分化的方法中，最有前途的是模仿自然發(fā)展，將iPSC的單層培養(yǎng)首先分化為中胚層，然后進(jìn)一步分化為軟骨培養(yǎng)[12]。然而，盡管hiPSCs在臨床上首次用于治療黃斑變性已引起關(guān)注，但當(dāng)使用其用于軟骨分化時(shí)，新形成的軟骨的純度和均質(zhì)性仍然存在差異，并且來自hiPSCs的軟骨細(xì)胞的體內(nèi)移植仍然會(huì)有腫瘤形成的風(fēng)險(xiǎn)。

3.生物力學(xué)及生物化學(xué)刺激：研究表明，生物力學(xué)刺激對(duì)于軟骨穩(wěn)態(tài)的維持具有重要作用。目前生物力學(xué)已經(jīng)用于改善工程軟骨的性能。與未受刺激的新生軟骨相比，將軸向壓縮應(yīng)用于軟骨細(xì)胞以后可以使其瞬時(shí)模量提高92%[13]。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)，張力也具有改善新生軟骨生物力學(xué)特性的作用。用張力刺激，軟骨素酶ABC，TGFβ1和LOXL2同時(shí)處理自組裝軟骨后，其拉伸模量和強(qiáng)度可以提高大約6倍[14]。通過壓縮和剪切應(yīng)力相結(jié)合，可以導(dǎo)致軟骨細(xì)胞產(chǎn)生的Ⅱ型膠原蛋白明顯增加[15]。同時(shí)研究也表明，機(jī)械應(yīng)力可以影響軟骨的分解代謝和合成代謝，新合成的基質(zhì)會(huì)因?yàn)闄C(jī)械應(yīng)力而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的重塑[16]。承受循環(huán)單向壓縮載荷的軟骨組織可以瞬時(shí)增加MMP-3和MMP-13的表達(dá)，并在刺激后2小時(shí)出現(xiàn)分解代謝變化，其特征是蛋白聚糖和膠原蛋白釋放到了培養(yǎng)基中。但是刺激12小時(shí)后，會(huì)出現(xiàn)合成代謝變化，具體表現(xiàn)為Ⅱ型膠原蛋白和蛋白聚糖表達(dá)增加，提示循環(huán)負(fù)荷具有重塑軟骨的作用[17]。這些研究的結(jié)果表明，生物力學(xué)刺激在工程化軟骨組織的形成中具有重要作用。了解軟骨在天然條件下的生物力學(xué)環(huán)境，以及其對(duì)體內(nèi)和體外軟骨組織的影響，對(duì)于實(shí)現(xiàn)工程軟骨的臨床轉(zhuǎn)化非常重要。

在眾多生物化學(xué)刺激因子中，生長(zhǎng)因子一直被認(rèn)為是軟骨形成的重要調(diào)節(jié)因素。已經(jīng)證明，TGF-β家族的成員在軟骨發(fā)育中起重要作用。它們通常被用于誘導(dǎo)MSC向軟骨細(xì)胞分化，增加軟骨ECM的合成，以及增強(qiáng)軟骨細(xì)胞的增殖。多項(xiàng)研究表明，TGF-β亞型在各種細(xì)胞類型上的作用不同，其中TGF-β1負(fù)責(zé)介導(dǎo)MSC之間的相互作用，TGF-β2介導(dǎo)MSC的肥大性分化，而TGF-β3具有較強(qiáng)的促進(jìn)MSC分化的作用。另一個(gè)生長(zhǎng)因子IGF-1以合成代謝的方式起作用，并可以增加蛋白聚糖和II型膠原的合成。FGF-2是一種參與傷口愈合的促細(xì)胞分裂因子，已被用于維持軟骨細(xì)胞的表型，增加軟骨細(xì)胞增殖以及軟骨的ECM沉積。BMPs影響軟骨形成和成骨，因?yàn)樗鼈兛梢詤f(xié)助植入部位的骨軟骨整合，因此對(duì)于修復(fù)骨軟骨缺損具有吸引力。其中，BMP-2可以增加TIMP-1，Sox 9，Ⅱ型膠原蛋白和蛋白聚糖的表達(dá)，而BMP-7可以刺激富含蛋白多糖的ECM的產(chǎn)生。此外，BMP-2和BMP-7在ECM產(chǎn)生方面具有協(xié)同作用。除了上述多種生長(zhǎng)因子外，研究人員也研發(fā)了多種小分子藥物以促進(jìn)骨軟骨修復(fù)，例如kartogenin(KGN),aptamer,Y-27632等[18]。其中由我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)出可特異性募集軟骨細(xì)胞歸巢的多肽(CAP,DWRVIIPPRPSA)，以及促進(jìn)MSC歸巢的多肽(E7、L7)，通過將其與脫鈣皮質(zhì)骨、絲素蛋白等天然支架相結(jié)合，可以顯著增加軟骨損傷處相應(yīng)細(xì)胞的募集，并在軟骨再生修復(fù)中表現(xiàn)出了明顯的促進(jìn)作用[19]。除了我們團(tuán)隊(duì)以外，已經(jīng)有其他研究團(tuán)隊(duì)成功使用了E7結(jié)合外泌體來促進(jìn)關(guān)節(jié)腔內(nèi)的滑液MSC向軟骨細(xì)胞分化[20]。

近年來，外泌體在骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)展中的重要性已逐漸受到關(guān)注，而其在軟骨修復(fù)和骨性關(guān)節(jié)炎治療中的價(jià)值也逐漸被揭示。作為是MSC的關(guān)鍵分泌產(chǎn)物之一，外泌體可以產(chǎn)生類似于親代MSC的作用，并已經(jīng)用作各種疾病模型的治療劑。近年來，已經(jīng)有大量研究報(bào)道來自不同類型MSC的外泌體可以對(duì)軟骨損傷產(chǎn)生確切的治療作用。另外，Liu等[21]通過qRT-PCR分析證實(shí)了MSC和MSC外泌體中的lncRNA KLF3-AS1可能是具有治療作用的關(guān)鍵分子。在他們的研究中，用敲低lncRNA KLF3-AS1表達(dá)的外泌體處理大鼠軟骨細(xì)胞可以逆轉(zhuǎn)外泌體對(duì)軟骨保護(hù)作用，同時(shí)，沒有l(wèi)ncRNA KLF3-AS1表達(dá)的外泌體也可以加劇大鼠膝關(guān)節(jié)的軟骨損傷。這些數(shù)據(jù)表明，外泌體對(duì)骨性關(guān)節(jié)炎的治療作用可能與lncRNA KLF3-AS1有關(guān)。有趣的是，水凝膠材料已被證明具有良好的外泌體保留和持續(xù)釋放的功能。Schneider等[22]發(fā)現(xiàn)封裝在PEG水凝膠中的軟骨細(xì)胞可以分泌許多存在于外泌體中的蛋白質(zhì)，他們認(rèn)為，較小的外泌體在水凝膠中具有更好的擴(kuò)散能力。Liu等[23]利用光誘導(dǎo)的亞胺交聯(lián)水凝膠作為外泌體支架來制備用于軟骨再生的脫細(xì)胞組織片，他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)封裝的外泌體在PBS中浸泡14天后仍然保留在水凝膠內(nèi)部。由于不同MSC來源的外泌體成分有所差異，在進(jìn)行軟骨修復(fù)時(shí)，選擇何種MSC來源的外泌體仍存在爭(zhēng)議?；诖?，我們團(tuán)隊(duì)通過對(duì)比骨髓、滑膜、以及脂肪MSC來源的外泌體，發(fā)現(xiàn)脂肪MSC來源的外泌體在體外可以更好地刺激BMSC的遷移，增殖，軟骨形成和成骨分化，并且可以在小鼠模型中更好地促進(jìn)軟骨和骨的再生[24]。

六、總結(jié)與展望

由于關(guān)節(jié)軟骨缺乏自我修復(fù)能力，關(guān)節(jié)軟骨損傷是目前臨床上最具挑戰(zhàn)性的關(guān)節(jié)傷病之一。目前，外科修復(fù)技術(shù)尚難以阻止其骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生與進(jìn)展，從而加速了組織工程與生物治療技術(shù)的發(fā)展。在過去的二十年中，已經(jīng)研用了許多不同類型的用于軟骨組織工程的生物支架。這些支架與不同來源的細(xì)胞相互組合，以促進(jìn)損傷修復(fù)區(qū)新的軟骨組織再生。盡管研究者做出了巨大的努力，致力于制造模仿ECM的支架，并且在細(xì)胞培養(yǎng)后提供了模擬天然軟骨的生物力學(xué)、生物化學(xué)刺激，但到目前為止，這些方法中只有很少數(shù)達(dá)到了臨床試驗(yàn)階段。主要挑戰(zhàn)在于制造合適的支架，這些支架能夠在植入后承受施加于負(fù)重關(guān)節(jié)的負(fù)荷，在降解后可以形成連貫成熟的新生軟骨，并能與周邊天然軟骨進(jìn)行良好的整合。合適的種子細(xì)胞來源尚待確定，盡管直接使用軟骨細(xì)胞似乎是解決方案，但在大多數(shù)情況下，軟骨細(xì)胞在增殖時(shí)去分化是不可避免的。由于具有高生存力，招募手術(shù)的侵入性較小，以及較高的分化潛力，干細(xì)胞成為最常見的種子細(xì)胞來源。同時(shí)，將關(guān)節(jié)腔整體作為生物反應(yīng)發(fā)生器和再生組織培育的微環(huán)境，通過骨髓刺激技術(shù)釋放自體干細(xì)胞，利用脫細(xì)胞基質(zhì)或生物3D打印獲得的良好仿生生物膜修復(fù)軟骨損傷區(qū)域的自體、原位、一次手術(shù)修復(fù)技術(shù)更具有良好的研究與臨床應(yīng)用前景。此外，帶有活細(xì)胞的生物 3D打印技術(shù)應(yīng)用到臨床手術(shù)臺(tái)上直接修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨損傷更為人們所期待。