该文档属于类型a，是一篇关于软骨类器官构建及其促进关节软骨再生的原创性研究论文。以下是针对该研究的学术报告：

作者及机构

本研究由Hongyu Jiang（解放军总医院第四医学中心骨科研究所）、Wei Liu（西南医科大学附属医院骨科）、Jiajie Chen（南开大学医学院）等共同完成，通讯作者为Yunkang Yang、Jiang Peng和Aiyuan Wang。论文发表于Journal of Orthopaedic Translation（2025年6月），标题为《Construction of cartilaginous organoids based on cartilage extracellular matrix microcarriers to promote articular cartilage regeneration through immune regulation》。

学术背景

研究领域：组织工程与再生医学，聚焦于关节软骨修复。
研究动机：关节软骨因缺乏血管和神经，自我修复能力极差。临床现有疗法（如微骨折术、自体软骨移植）存在局限性，如纤维化修复或供区损伤。近年来，软骨类器官（cartilaginous organoids, CORGs）因其能模拟天然软骨的生理环境成为研究热点，但现有类器官常出现肥大化分化（hypertrophic differentiation），导致功能丧失。
科学问题：如何构建具有稳定软骨表型且能调控免疫微环境的类器官？
研究目标：基于软骨脱细胞基质微载体（cartilage extracellular matrix microcarriers, CEMs）开发功能性CORGs，通过免疫调节促进软骨再生。

研究流程与方法

1. CEMs的制备与表征

• 脱细胞处理：采用冻融循环、SDS（十二烷基硫酸钠）和核酸酶处理猪关节软骨，通过湿磨和筛分获得150–300 μm的CEMs。
  
• 生物相容性验证：通过CCK-8实验、划痕实验（scratch assay）和Transwell实验证明CEMs可促进人脐带间充质干细胞（HUMSCs）的迁移和增殖。
  
• 免疫调节作用：将CEMs与大鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）共培养，通过qPCR和免疫荧光（immunofluorescence, IF）证实其诱导M2型巨噬细胞极化（CD206⁺/Arg-1⁺表型）。
  

2. CORGs的构建与体外评估

• 细胞共培养：将HUMSCs与人关节软骨细胞（HACs）以3:1比例接种于CEMs，在旋转生物反应器中预培养3天后，换用软骨分化培养基（chondrogenic differentiation medium, CDM）悬浮培养21天。
  
• 基因表达分析：qPCR显示，CORGs在14天时软骨相关基因（SOX9、COL2A1、ACAN）表达峰值，21天出现肥大化标记（COLX、RUNX2）。
  
• 转录组测序：RNA-seq揭示CORGs的基因表达轨迹与中胚层向软骨发育过程一致，涉及TGF-β、Wnt等通路。
  

3. 体内功能验证

• 皮下成软骨实验：将14天CORGs与GelMA水凝胶复合后植入免疫缺陷小鼠皮下，8周后形成透明软骨样组织（Safranin O⁺/COL II⁺）。
  
• 关节缺损修复：在大鼠膝关节全层软骨缺损模型中，CORGs植入后：
  
  • 短期（1周）：促进关节周围M2巨噬细胞极化（CD206⁺细胞增加）。
    
  • 长期（12周）：Micro-CT和组织学显示缺损区填充良好，胶原纤维排列有序，ICRS评分显著优于对照组。
    

主要结果与逻辑链条

1. CEMs的双重功能：
   
   • 生物活性：保留胶原和糖胺聚糖（GAGs），支持干细胞黏附与迁移（划痕实验愈合率提高30%）。
     
   • 免疫调节：通过M2极化抑制炎症（IL-1β下调50%），为CORGs植入创造促再生微环境。
     
2. CORGs的发育模拟：
   
   • 转录组分析显示其基因表达从“中胚层→软骨前体→成熟软骨→终末肥大”的动态变化，与体内软骨发育一致。
     
   • 14天CORGs的GAGs分泌量达峰值（2.5 μg/mg湿重），是第7天的1.8倍。
     
3. 体内修复机制：
   
   • M2巨噬细胞通过分泌Arg-1促进软骨基质沉积，同时CORGs通过旁分泌招募内源性干细胞参与修复（Hunu⁺/Hunu⁻细胞共存）。
     

结论与价值

科学意义：
- 首次将CEMs的免疫调节特性与类器官技术结合，解决了软骨类器官肥大化分化的难题。
- 揭示了CORGs通过“免疫-干细胞”轴促进再生的机制，为复杂组织工程提供了新思路。

应用前景：
- 基于天然脱细胞基质的CORGs具有低免疫原性，结合基因编辑技术（如CRISPR-Cas9敲除猪α-gal抗原）可加速临床转化。
- 潜在适应症包括骨关节炎、运动损伤等软骨缺损疾病。

研究亮点

1. 创新方法：
   
   • 开发了“脱细胞-湿磨-分层筛分”一体化CEMs制备工艺，微载体直径（210.4 ± 56.89 μm）优化了细胞负载效率。
     
   • 采用旋转生物反应器实现CORGs的3D动态培养，模拟关节腔流体力学环境。
     
2. 跨学科发现：
   
   • 免疫微环境调控与软骨再生的关联性（M2巨噬细胞占比提升至70%）。
     
   • 转录组数据公开于NCBI（登录号未注明），可供后续机制研究。
     

其他价值

• 研究获中国国家重点研发计划（2022YFB3804303）资助，部分技术已申请专利。
  
• 补充实验显示CORGs对主要器官无毒性（H&E染色证实心、肝、肾结构正常）。
  

此研究为软骨再生提供了“材料-细胞-免疫”三位一体的解决方案，兼具基础创新与转化潜力。