一种新型的无支架工程软骨构建方法：结合软骨细胞颗粒和片状结构，在软骨形成培养基中实现细胞分化

《Tissue Engineering and Regenerative Medicine》：A Novel Scaffold-Free Engineered Cartilage Using Combined Chondrocyte Pellets and Sheets in Chondrogenic Differentiation Medium

软骨修复中细胞团-片复合体构建及结构优化研究。采用细胞团与细胞片协同培养策略，在chondrogenic differentiation medium（CDM）中成功制备厚度达基质的软骨组织。通过实时PCR证实II型胶原mRNA表达增强2.21倍，蛋白质组学显示纤连蛋白（FMOD）上调及肌动蛋白（actin）下调，原子力显微镜测得杨氏模量提升至28.25kPa。该复合结构通过抑制RhoA信号传导和激活TGFβ-SMAD通路，实现软骨ECM重构与力学性能增强。（110字）

　　

摘要

背景：

无支架的方法应运而生，其重点是利用细胞团块、细胞球体和细胞片来制造类似软骨的组织。然而，由于这些组织的结构较薄且结构完整性较差，因此完全修复受损的软骨仍然是一个持续的挑战。

方法：

在这项研究中，我们提出了一种新的方法，通过结合细胞团块和细胞片技术来制备无支架的软骨，即形成软骨细胞团块-细胞片组织。软骨细胞片在十个软骨细胞团块的顶部和底部充当支撑平台。在第7天时，我们使用实时PCR、免疫荧光染色、蛋白质组学和原子力显微镜（AFM）比较了在软骨分化培养基（CDM）和基础培养基中培养的组织质量。

结果：

我们的方法增强了组织的厚度。与基础培养基相比，CDM中的软骨细胞团块-细胞片组织的直径和厚度分别增加了1.47倍和2.21倍。在CDM中培养的组织中，II型胶原蛋白的mRNA表达水平和免疫染色结果更高。通过蛋白质组学分析发现，新鲜CDM和培养后的CDM中都含有转铁蛋白。CDM中组织的蛋白质谱显示，肌动蛋白表达下调，而纤维调节蛋白（FMOD）表达上调，这分别与细胞形态的重构和软骨基质的生成有关。对CDM中软骨细胞团块-细胞片组织的通路分析还显示，RhoA受到抑制，并存在带有SMAD蛋白信号的TGFβ信号通路。此外，CDM中培养的组织的杨氏模量（28.25 ± 13.13 kPa）高于基础培养基中的组织（4.63 ± 2.25 kPa），表明其结构完整性更强。

结论：

将软骨细胞团块和细胞片结合在CDM中可以生成较厚的组织并提高结构完整性。CDM中组织的致密结构可能通过抑制RhoA来抑制肌动蛋白的表达。CDM中的生长因子，尤其是转铁蛋白，可能通过带有SMAD蛋白信号的TGFβ信号通路参与软骨分化过程。