类风湿关节炎滑膜芯片模型的突破性研究：多细胞互作模拟炎症微环境靶向成纤维样滑膜细胞

作者及发表信息
本研究由Wenya Diao、Yi Jiao、Tingting Deng等学者共同完成，团队成员来自北京中医药大学中日友好临床医学院、中日友好医院临床医学研究所及中国农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所。研究成果发表于《Advanced Science》期刊（2025年），论文标题为《Synovium-on-a-Chip: Simulating the Microenvironment of the Rheumatoid Arthritis Synvium via Multicell Interactions to Target Fibroblast-like Synoviocytes》。DOI编号为10.1002/advs.202511945。

学术背景
类风湿关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）是一种以滑膜持续性炎症和关节进行性破坏为特征的自身免疫性疾病，全球患病率约1%。成纤维样滑膜细胞（Fibroblast-like Synoviocytes, FLSs）是RA滑膜炎症的核心效应细胞，具有肿瘤样增殖和侵袭特性，是潜在的治疗靶点。然而，现有体外模型（如2D培养）难以模拟RA FLSs的病理特征，动物模型则存在伦理和种属差异限制。因此，开发能够精准模拟RA滑膜微环境的体外模型至关重要。本研究通过整合微流控芯片、3D培养和流体动态培养技术，构建了血管化和免疫激活的“滑膜芯片”（Synovium-on-a-Chip, SoC）模型，旨在为RA药物研发提供高效平台。

研究流程与方法
1. 模型构建与优化
- 芯片设计：采用三通道微流控芯片，中央通道接种RA FLSs（F单元），两侧通道分别接种M1型巨噬细胞（M单元）和人脐静脉内皮细胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells, HUVECs, E单元）。
- 基质选择：通过活/死染色评估Matrigel、I型胶原等基质，最终选择25% Matrigel（孔隙度和渗透性最优）作为3D培养基质。
- 细胞比例优化：通过免疫荧光染色和多参数流式细胞术，确定RA FLSs、M1巨噬细胞和HUVECs的最佳共培养比例为1:1:1（密度为2×10⁶ cells/mL）。

1. 炎症因子动态分析

   • 样本来源：收集22例RA患者血液样本、48例滑液样本及6例滑膜组织，通过ELISA和多重免疫荧光染色检测炎症因子（如IL-6、IL-8、CXCL10）。
     
   • 结果验证：SoC模型在9天内持续维持高水平的IL-6和IL-8表达，与临床RA滑液样本数据高度一致（p<0.05）。
     

2. FLSs病理特征评估

   • 侵袭性标志物：SoC模型中RA FLSs的钙黏蛋白-11（Cadherin-11）、基质金属蛋白酶（MMP-1/3）表达显著升高（较单培养组增加2-3倍）。
     
   • 增殖能力：Ki-67阳性率在SoC组较FM共培养组提高50%，证实内皮细胞对FLSs增殖的促进作用。
     

3. 药物评估应用

   • 药物测试：以雷公藤甲素（Triptolide, TP）和雷公藤红素（Celastrol, CEL）为模型药物，评估其抗炎效果和细胞毒性。
     
   • 结果：TP（20 nM）显著降低IL-6/8水平（p<0.05），但对HUVECs毒性较强；CEL（0.5 μM）抑制FLSs增殖，但广谱毒性明显。
     

主要结果与逻辑关联
- 多细胞互作增强炎症：三细胞共培养（FME组）的IL-6水平较FM组提高40%，证实内皮细胞与巨噬细胞协同加剧FLSs炎症。
- 临床相关性验证：RA患者滑液中CXCL10表达显著高于骨关节炎（Osteoarthritis, OA）组（p<0.01），与SoC模型数据一致。
- 药物预测价值：SoC模型成功区分TP与CEL的靶向毒性，为临床前药物筛选提供新工具。

结论与价值
1. 科学价值：首次在微流控芯片中实现RA滑膜血管化与免疫微环境的动态模拟，揭示内皮细胞通过旁分泌信号促进FLSs病理表型的新机制。
2. 应用价值：SoC模型可作为RA靶向药物开发的标准化平台，尤其适用于评估药物对多细胞互作网络的综合影响。

研究亮点
- 技术创新：整合微流控与3D共培养，实现细胞空间分离与实时监测。
- 临床转化潜力：模型炎症因子谱与患者样本高度匹配，提升数据可靠性。
- 方法学突破：通过优化细胞比例和基质浓度，解决传统共培养中血管网络构建难题。

其他价值
研究还发现GM-CSF（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子）在维持M1巨噬细胞表型中的关键作用，为RA炎症持续机制提供新见解。

（全文约2000字）