骨關節炎（OA） 是一種在高齡人群中發病率極高的退行性疾病 ，給社會帶來了沉重的負擔 。 OA 是由不可逆的軟骨磨損和損傷引起的，其 晚期 特征是 散發性的軟骨 損傷 ，伴隨軟骨整體變薄 ，治療極具挑戰性。 中晚期OA的治療難點在于軟骨損傷的再生，目前尚無有效實現辦法。臨床上嘗試采用微骨折手術為損傷部位提供可向軟骨分化的 實現 骨髓間充質干細胞（BMSCs） ，但是，該方法由于難以實現BMSC s 的富集及原位分化，因此生成的軟骨多為纖維化軟骨，無法 有效 提供正常軟骨具有的潤滑及防護功能。

針對中晚期OA散發軟骨 損傷難 再生的 挑戰，中南大學湘雅醫院王運佳團隊，中國科學院上海高等研究院魯恒毅團隊以及海軍軍醫大學上海長征醫院王波團隊合作開發了一種具有靶向軟骨損傷部位并促進軟骨再生的明膠甲基丙烯酸酯（TRG）微球，能夠原位招募來自軟骨下骨的自體骨髓間充質干細胞（BMSCs），并促進其向軟骨細胞分化，實現僅需關節注射的中晚期OA治療。 相關工作以“ Local Recruitment of Autologous Stem Cells via a Targeting Microgel for Precise Cartilage Repair Without Surgery ”為題發表在《 Advanced Materials 》上 。

具體的， TRG 微球由 GelMA 基底、 轉化生長因子β親和肽（TGFβ-AP） 、以及 抗Ⅰ型膠原抗體（anti-COL1） 組成。 關節內注射后，TRG 上的 anti-COL1 能夠精確識別并自主附著于分散的軟骨損傷部位，不受動態生理環境的影響。同時，TRG 微球中的 TGFβ-AP 可捕獲內源性 TGFβ，這是一種能招募 BMSCs 并通過上調軟骨生成基因促進其向軟骨細胞分化，從而實現透明軟骨生成的生長因子。 TRG微球各組分間通過化學鍵進行連接，保證了其穩定性。同時，TRG微球具有本征潤滑性能，能夠有效避免軟骨損傷部位的近一步磨損。靶向實驗也驗證了TRG的軟骨損傷部位精準定位功能。

圖1 TRG的原理圖

圖2 TRG的組分及靶向功能表征

細胞實驗的結果證明，TRG中的 TGFβ -AP能夠有效的捕獲游離的 TGFβ ，從而實現 TGFβ局部濃度 的 增高 。而 TGFβ局部濃度的增高 能 誘導 具有成軟骨分化潛能的骨髓間充質干細胞 的 聚集 ，進而實現BMSCs的局部募集功能 。 此外，局部升高的TGFβ濃度又能促進骨髓間充質干細胞向軟骨細胞分化，表現為COL2及SOX9的基因以及蛋白表達能力增加。

圖3 TRG微球的TGFβ捕獲能力表征

圖4 . TRG微球募集TGFβ促進BMSCs向軟骨細胞分化

動物實驗的結果證明，僅通過一次關節注射，TRG微球就可有效的緩解中晚期OA鼠的臨床癥狀，并且切片的結果證明了軟骨修復的成功實現。 機理分析的結果顯示，軟骨修復是由損傷部位局部的干細胞富集和原位分化實現的。

圖 5 . TRG TRG微球促進軟骨修復 動物實驗

圖 6 TRG微球促進軟骨修復機理分析

這 種 基于注射的精準修復策略 ， 能夠 在軟骨損傷部位 持續招募內源性骨髓間充質干細胞 并增加骨髓間充質干細胞的成軟骨分化能力， 實現精確的軟骨再生，省去了復雜的侵入性操作和患者的不適 ， 具有臨床應用的潛力，為再生醫學領域帶來新的視角。

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202505544

來源：高分子科學前沿

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