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在组织工程领域，寻找有效促进软骨再生的生物材料至关重要。研究人员评估脱细胞苹果花托作为软骨再生生物材料的潜力，用 4 种祖细胞和不同环境条件进行体外研究。结果显示其能促进细胞增殖和软骨形成。这为软骨再生研究提供新思路。
在生命科学和医学的奇妙探索中，组织工程一直致力于寻找理想的生物材料来修复受损组织，尤其是在软骨再生领域。传统的二维培养体系与自然的细胞外基质（ECM）环境差异较大，难以真实模拟体内环境，限制了对细胞行为和组织修复机制的研究 。而三维（3D）生物材料虽崭露头角，但找到能完美复制天然组织复杂性、恢复其最佳功能的材料仍是巨大挑战。动物源脱细胞组织虽有应用，但存在伦理问题和潜在免疫原性风险。植物源组织因其独特优势，如形态、物理和机械特性与哺乳动物脉管系统相似，生物相容性好、成本效益高且免疫原性低，逐渐进入研究人员视野。不过，此前尚无研究评估植物生物材料对软骨生成（chondrogenesis）的作用。在这样的背景下，法国卡昂诺曼底大学（Université de Caen Normandie）等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究，相关成果发表在《Journal of Biological Engineering》上。
为了探索脱细胞苹果花托能否成为促进软骨再生的有效生物材料，研究人员进行了一系列实验。他们用到的主要技术方法包括：首先对苹果花托进行脱细胞处理，通过 DNA 提取、定量和染色等操作判断脱细胞效果；获取多种人类来源的细胞，如骨髓间充质干细胞（BMSC）、鼻和耳郭软骨膜祖细胞（NsP、AuP）、牙髓干细胞（DPSC）等；将细胞接种到脱细胞苹果切片上进行培养，设置常氧（21% O?）和缺氧（3% O?）环境，添加或不添加软骨诱导培养基；运用细胞活力检测、组织学染色、RNA 提取和实时定量逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）等技术评估细胞生长、软骨组织形成和基因表达情况 。
研究结果如下：
- 脱细胞苹果组织支持人类祖细胞培养：用 1% 十二烷基硫酸钠（SDS）处理苹果切片后，经 DAPI 染色和 DNA 定量分析，证实脱细胞成功。将绿色荧光蛋白（GFP）稳定转染的软骨膜细胞接种到脱细胞苹果切片上，荧光显微镜观察到大量细胞聚集，ATP 检测和总 DNA 测量表明细胞活力良好且数量增加。
- 细胞化苹果生物材料诱导软骨样组织形成：不同人类祖细胞在脱细胞苹果切片上培养，在常氧或缺氧条件下，添加或不添加软骨诱导培养基。宏观观察发现，在部分样本中心形成了白色半透明组织。组织学染色显示，缺氧显著促进了 BMSC 在苹果支架上的组织形成，NsP 和 DPSC 在常氧条件下也能形成组织并分泌细胞外基质，AuP 在常氧条件下同样有大量组织形成。
- 苹果生物材料中不同祖细胞的软骨分化：实时 RT-PCR 分析表明，BMSC 在软骨诱导培养基中培养时，关键软骨基因上调，缺氧进一步增强这种作用，但 COL1 基因也上调；NsP 的部分软骨基因受软骨诱导培养基影响，缺氧对部分基因表达有显著影响，COL1 基因在常氧和缺氧条件下均升高；DPSC 关键软骨标记基因显著下调，COL1 基因过表达；AuP 细胞在常氧条件下，软骨标记基因强烈上调，COL1 基因下调。
- 细胞化苹果生物材料的软骨生成潜力优于藻酸盐微球：将 AuP 细胞分别接种到苹果支架和藻酸盐微球上培养，苹果支架上的细胞中，关键软骨基因 COL2A1、SOX9、ELN 表达显著上调，COL1 和 RUNX2 表达下调，表明苹果支架在促进软骨生成方面更具优势。
研究结论和讨论部分指出，脱细胞苹果组织能支持人类祖细胞增殖和分化，在合适环境下可促进不同细胞类型的体外软骨生成，其中 AuP 细胞在苹果支架上最有可能产生软骨组织。虽然脱细胞苹果组织展现出作为软骨工程支架的潜力，但还需进一步研究其降解特性、软骨样基质产生情况、微观结构、生物力学性能，并与临床常用产品进行比较 。这项研究为软骨再生领域开辟了新方向，为未来开发基于植物源生物材料的可植入软骨再生装置奠定了基础，有望推动组织工程和临床应用的发展。
