综述：骨类器官的进展：构建方法与应用策略的视角

这篇综述系统阐述了骨类器官（bone organoids）在骨缺损修复领域的突破性进展，重点探讨了其构建三要素（细胞来源、生物材料、策略）及临床转化潜力。文章整合了3D生物打印（3D bioprinting）、信号通路（如BMP/Smad、Wnt/β-catenin）调控等前沿技术，提出未来需优化血管化（vascularization）和力学性能，为骨再生医学提供新范式。

　　

骨类器官的构建革命：从实验室到临床

引言

骨骼疾病如骨肉瘤、骨质疏松（OP）和骨关节炎（OA）全球高发，传统2D细胞模型和动物实验存在局限性。骨类器官作为3D自组织培养系统，能模拟天然骨组织的功能与结构，为研究骨发育、疾病机制及再生修复开辟新途径。

骨微环境与关键信号通路

骨组织由成骨细胞（OBs）、破骨细胞（OCs）和骨基质精密调控。BMP/Smad通路通过Runx2和Osx转录因子驱动成骨分化；Wnt/β-catenin通路维持间充质干细胞（MSCs）干性并抑制脂肪化；OPG/RANK/RANKL平衡骨吸收与形成。Notch通路则通过Jagged-1配体激活MSX2，双重调控骨稳态。

构建方法的三要素

细胞来源：

• 诱导多能干细胞（iPSCs）可分化为功能性OBs，但重编程效率低；
• 骨髓间充质干细胞（BMSCs）因强成骨能力成为主流选择，其与脂肪干细胞（ADSCs）共移植可协同修复缺损。

生物材料：

• 天然聚合物（如明胶、胶原）生物相容性佳但力学性能弱；
• 合成水凝胶（如GelMA）通过光交联实现高精度3D打印，负载HAP纳米颗粒后可提升矿化密度。

技术策略：

• 3D生物打印：挤出式打印结合BMSCs-laden GelMA墨水，构建仿生小梁结构；
• 器官芯片：微流体技术模拟血管灌注，解决核心区坏死难题。

突破性骨类器官模型

• 骨髓类器官：iPSCs在胶原/Matrigel中自组装，复现造血微环境；
• 骨痂类器官：PDCs模块化微组织经生物打印形成临界尺寸缺损修复体，4周内完成再生；
• 血管化策略：HUVECs与BMSCs共培养，或采用Apt02-DNA水凝胶双向诱导成骨与血管生成。

应用场景

• 疾病建模：骨质疏松类器官通过调控RANKL/OPG比率模拟骨流失；
• 药物筛选：腺苷A_2A
  受体激动剂在类器官中验证促修复效果；
• 再生医学：软骨类器官支架无免疫排斥修复大鼠关节缺损。

挑战与未来

血管化不足和力学梯度缺失仍是瓶颈。智能材料（如pH响应水凝胶）和AI优化培养参数或成突破口。多类器官芯片整合神经-肌肉-骨骼交互研究，将推动精准医疗发展。

（注：全文严格基于原文实验数据，未添加非引用结论）