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关节软骨损伤修复困难，易引发骨关节炎。研究人员开展转录激活基质（TAMs）搭载 mRNA 增强骨髓间充质干细胞（BMSCs）治疗骨软骨缺损的研究。结果显示该策略显著促进软骨再生，维持软骨下骨完整性。这为骨软骨修复提供新方向。
在人体的关节中，关节软骨就像一层 “减震垫”，对关节的正常活动起着至关重要的作用。然而，这层 “减震垫” 一旦受损，自我修复能力却十分有限。当前，传统的治疗方法，比如自体软骨细胞植入（ACI）和基质诱导自体软骨细胞植入（MACI），虽然在治疗软骨缺损方面有一定成效，但却面临诸多难题。像是自体软骨细胞数量不足，在体外扩增过程中容易发生去分化，而且修复后形成的往往是纤维软骨，并非具有正常功能的透明软骨。这些问题严重限制了软骨损伤的治疗效果，也促使科研人员不断探索新的治疗方法。
为了解决这些难题，中国科学院深圳先进技术研究院的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们致力于探索利用转录激活基质（TAMs）搭载化学修饰 mRNA（cmRNA），来增强骨髓间充质干细胞（BMSCs）在体内的治疗潜力，从而实现高效的骨软骨修复。研究结果令人振奋，这种策略在大鼠临界尺寸骨软骨缺损模型中，显著促进了软骨再生，仅用六周时间就实现了结构和分子层面的修复。同时，该治疗方法还维持了软骨下骨的完整性。这一研究成果发表在《Engineered Regeneration》上，为骨软骨修复领域带来了新的希望和方向。
研究人员在开展此项研究时，运用了多个关键技术方法。首先，从 7 日龄 SD 大鼠的股骨腔中分离培养 BMSCs，获取实验所需细胞。接着，制备编码转化生长因子 β3（TGF-β3）等的 cmRNA，为后续实验提供关键物质。然后构建大鼠骨软骨缺损的原位模型，并将实验大鼠分为多个对照组和实验组进行对比研究。此外，通过微计算机断层扫描（μCT）、组织学分析等多种检测手段评估修复效果。
下面来看具体的研究结果：
- cmRNA 降低免疫原性并提高稳定性：研究人员对比了未修饰和修饰后的 cmRNA，发现未修饰的 mRNA 会强烈激活与先天免疫感知相关的 RIG-1 和 TLR7 基因，而经过假尿苷（pseudoU）和 5 - 甲基胞苷（5mC）修饰的 cmRNA，免疫原性大幅降低。同时，修饰后的 cmRNA 在 37°C 下稳定性显著提高，可检测到的 mRNA 能持续存在超过 25 天。
- cmRNA/PEI 复合物平衡转染效率和低细胞毒性：研究不同氮磷比（N/P）的纳米颗粒对 HEK293T 细胞和 BMSCs 的转染效率和细胞毒性，结果表明 N/P = 6 和 8 时效果最佳。在此比例下，cmRNA - TGF-β3 复合物在 HEK293T 细胞中能有效表达蛋白，且通过 qRT-PCR 证实其能被有效传递、转录和翻译。
- TGF-β3 cmRNA 诱导 BMSCs 体外软骨形成：在 3D 细胞培养中，TGF-β3 cmRNA 处理的 BMSCs 微球体积明显增大，细胞外基质分泌增加。组织学染色显示，该组蛋白聚糖沉积增多，软骨特异性标记物（如胶原蛋白 II 和聚集蛋白聚糖）表达丰富，糖胺聚糖（GAGs）含量显著提高，软骨形成相关基因表达上调，且压缩杨氏模量与 TGF-β3 蛋白处理组相似，证明其能有效促进 BMSCs 软骨分化。
- cmRNA 关节注射在体内持续表达靶蛋白：向大鼠关节单次注射编码荧光素酶的 cmRNA 后，24 小时内即可观察到关节内有强烈表达，且至少持续 96 小时，并且没有系统性暴露，表明 cmRNA 能在体内持续发挥作用。
- TGF-β3 cmRNA 激活基质促进大鼠模型缺损修复的宏观评估：在大鼠骨软骨缺损模型中，对比不同处理组发现，生理盐水组修复效果差，而胶原 I + BMSCs 组和胶原 I + BMSCs + cmRNA 组关节表面更光滑，软骨再生情况更好。定量评估显示，胶原 I + BMSCs + cmRNA 组在缺陷填充和关节表面修复方面表现更优。
- 组织学分析表明 cmRNA - TGF-β3 激活基质增强软骨修复：对治疗 6 周后的软骨进行组织学评估，生理盐水组软骨层明显缺失，软骨下骨异常；胶原 I + BMSCs 组和胶原 I + cmRNA 组虽有改善，但仍存在软骨下骨异常；而胶原 I + BMSCs + cmRNA 组缺陷几乎完全填充，关节表面光滑，新生组织中 II 型胶原蛋白显著增加，ICRS 视觉组织学评分更高，证明该组在促进软骨再生和恢复软骨特异性胶原组成方面表现卓越。
- cmRNA - TGF-β3 激活基质抑制软骨下骨病理退变：利用 μCT 评估软骨下骨变化，发现生理盐水组软骨下骨明显塌陷，骨小梁变薄、减少；而胶原 I + BMSCs 组和胶原 I + BMSCs + cmRNA 组软骨下骨丢失明显减少，胶原 I + BMSCs + cmRNA 组骨小梁体积和骨矿物质密度增加，术后六周残留的软骨下骨缺损最小，表明该治疗方法对预防关节创伤发展为软骨下骨损伤有积极作用。
研究结论和讨论部分指出，mRNA 激活基质在再生医学中具有巨大的变革潜力。它能提供局部和持续的治疗信号表达，克服了传统支架的诸多局限，如蛋白质半衰期短、基于质粒 DNA（pDNA）的安全性问题等。同时，cmRNA 的可扩展性和安全性使其在临床应用中更具优势，尤其适用于像软骨这样的无血管组织修复。不过，该研究也存在一些局限性。例如，实验使用的是健康大鼠的骨软骨缺损模型，与人类骨关节炎（OA）患者的炎症或退行性病变情况可能存在差异；还需要长期研究来评估再生软骨的耐久性和机械整合性；未来还应进一步探索细胞谱系追踪和代谢分析，以明确 cmRNA 增强 BMSCs 功能的机制，并且将该平台扩大到更大动物模型和人体试验，对其临床转化至关重要。但总体而言，这项研究为骨软骨再生及相关领域的发展奠定了重要基础，有望解决临床上未被满足的治疗需求，为广大患者带来新的治疗希望。
