衰老會 損害 正常的細胞功能，作為細胞命運的特征，其表現為永久性細胞周期停滯和有害 細胞 因子的分泌。除了細胞層面的影響，隨著衰老 細胞 的積累 ， 組織再生穩態被破壞，從而導致組織修復能力受損。一系列具有臨床意義的退行性疾病的發生和發展（如骨關節炎、慢性肌腱損傷）與衰老密切相關 。 現有 研究還證實衰老會影響移植物（例如同種異體腎臟和人工血管移植物）在體內的生理完整性和再生潛能，最終決定移植物的存活條件。在氣管移植領域，盡管模仿天然結構的工程化氣管 已被 研發，但原位移植后發現氣管功能會因纖維化、軟骨降解及上皮喪失而不同程度下降 ， 然而這些退行性變化是否與衰老有關仍不明確。

近日， 同濟大學附屬上海市肺科醫院陳昶教授團隊 聯合江南大學紡織科學與工程學院李大偉副研究員 在AdvancedScience在線發表了題為Engineered Anti-Senescence Trachea WithPost-Transplanted Regenerative Homeostasis的研究論文，揭示了抗衰老設計在復雜器官替代物制造中的必要性，并提出了一種有效的節段氣管重建的工程策略。

本研究 首先 分析了由傳統絲素蛋白支架構建的 經移植后失功能的 工程氣管， 發現 1 ）軟骨環內，由于細胞接觸不良導致軟骨細胞內源性衰老物質積累； 2 ）在軟骨環間的纖維結締組織中，免疫 - 衰老級聯反應的失調是導致衰老的關鍵因素。因此，本研究首次提出了一種 抗衰老 工程化氣管（ Hebe-ET ），通過靶向雙重抗衰老設計，實現體內長期再生穩 態（圖1）。

圖 1 . Hebe -ET 制備示意圖及雙重抗衰老設計機制

首先，為了優化軟骨細胞的發育模式，在原有基礎上引入增強 型絲素蛋白膜片 ，構建了一種具有“ 線 - 面 ”結構的 復合 支架。 既往 研究證明，細胞間通訊受支架提供的生長環境調控，最終影響細胞行為和再生組織命運。為了促進細胞間接觸并延緩細胞衰老， 已有 研究人員嘗試改變支架形態，例如通過添加微 / 納米通道或創建凹槽表面來促進細胞附著和增殖。在本研究中，在傳統的無紡短纖維 絲素蛋白 支架中，軟骨細胞接種后 留存 率較低，無法形成相互接觸的生長模式。細胞僅沿著纖維生長，導致形態拉伸和細胞衰老，導致 軟骨 表型喪失，最終導致氣管軟骨在體內降解和 消散 。因此，增強型 絲素蛋白膜片 可作為親水基質，為軟骨細胞的粘附和增殖提供位點，促進細胞 伸展 和細胞間接觸，從而促進細胞生長發育。同時，由于短纖維的存在，支架具有孔隙連通性，整個三維空間無隔斷，軟骨細胞 實現 相互 通訊 ，從而減緩細胞衰老進程 。

此外， 本 研究將槲皮素引入軟骨環之間的纖維結締組織環中。槲皮素是一種存在于天然植物中的多酚類黃酮單體化合物。槲皮素作為“能量 肺 （ Mkule ）”的主要成分，因其抗炎和清除自由基的 功能 ，已獲得美國食品藥品監督管理局（ FDA ）和現行藥品生產質量管理規范（ cGMP ）的批準。炎癥環境已被證明會在組織修復過程中增加細胞衰老表型。在工程化氣管移植過程中，手術創傷、異物反應和感染等因素不可避免會導致免疫微環境失衡；因此， 本研究 通過促進細胞與微環境的接觸來減緩工程化氣管構建過程中的組織衰老。槲皮素通過減輕氧化應激和靶向線粒體的保護作用誘導巨噬細胞極化，從而通過免疫微環境重塑使軟骨細胞、內皮細胞和成纖維細胞恢復活力。由此，氣管整體的再生和功能維持得到顯著增強。

基于上述雙重抗衰老設計， Hebe-ET 在 新西蘭兔體內 移植 12 周后未出現功能喪失的跡象，并呈現出穩定的力學性能、成熟的軟骨表型、纖維結締組織中完整的血管網絡以及內壁的上皮覆蓋 。

同濟大學附屬上海市肺科醫院 博士生 潘子寅 為該研究論文的第一作者。 同濟大學附屬上海市肺科醫院陳昶 教授、 江南大學紡織科學與工程學院李大偉副研究員、電子科技大學張坤教授、同濟大學附屬上海肺科醫院孫維言醫師 為該論文的共同通訊作者。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202507186

制版人：十一

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