人源诱导多能干细胞衍生的工程化软骨细胞产物在小型猪模型中修复关节软骨损伤的应用研究

本研究针对关节软骨自我修复能力有限的临床难题，开发了基于人源诱导多能干细胞(hiPSCs)的可扩展肢芽样间充质细胞(ExpLBM)技术，成功制备颗粒状和板状软骨组织。通过小型猪异种移植实验证实，两种形态的工程化软骨均能有效整合并促进缺损修复，为软骨再生医学提供了新型可定制化移植策略。

　　

关节软骨损伤是骨科领域长期未解的难题。由于缺乏血管供应，软骨一旦受损便难以自我修复，最终可能导致骨关节炎(OA)。现有临床疗法如微骨折术或自体软骨移植存在供体来源有限、形态适配性差等缺陷。在此背景下，利用具有无限增殖潜能的人源诱导多能干细胞(hiPSCs)分化获得标准化软骨移植物，成为再生医学的研究热点。

日本冈山大学的研究团队在《npj Regenerative Medicine》发表突破性成果。该研究通过hiPSCs分化为具有稳定扩增能力的肢芽样间充质细胞(ExpLBM)，开发出两种工程化软骨产品：采用96孔板三维培养制备的1.5mm直径软骨颗粒，以及通过细胞自聚集技术(CAT)构建的可裁剪软骨板。研究选用免疫抑制的哥廷根小型猪建立膝关节软骨缺损模型，通过组织学、免疫荧光和ICRS评分系统评估移植效果。

关键技术包括：1) hiPSCs分化为ExpLBM细胞的阶梯诱导体系；2) 三维软骨诱导(3-DCI)技术制备颗粒状软骨；3) CAT技术构建管状软骨并加工为板状移植物；4) 他克莫司+霉酚酸酯+皮质醇三联免疫抑制方案；5) 人源特异性波形蛋白(hVimentin)追踪移植细胞。

Xenogeneic transplantation of tissue-engineered cartilage products
研究证实免疫抑制方案能维持他克莫司血药浓度>10ng/mL，确保异种移植物存活。组织学显示移植2周后，两种形态移植物均保持强健的Safranin O染色特性，与宿主组织形成基底/侧向整合。

Preparation of cartilaginous particles
三维培养获得的软骨颗粒直径1.5mm，高表达II型胶原(COL2)、SOX9等软骨标志物，IHH基因表达提示适度肥大化，符合透明软骨特性。

Transplantation of the cartilaginous particles
颗粒移植组显示完整缺损填充，免疫荧光证实人源细胞存活并持续分泌聚集蛋白聚糖(Aggrecan)。ICRS评分显著优于空白对照组(p<0.001)。

Preparation of cartilaginous plate
CAT技术构建的管状软骨经修剪形成可定制化软骨板，其ECM成分与颗粒组相当，为不规则缺损修复提供形态适配方案。

Transplantation of the cartilaginous plate
板状移植物展现与颗粒组相当的整合能力，COL2和SOX9表达强度证实其维持软骨表型稳定性，ICRS评分验证其修复效果(p<0.001)。

讨论与意义
该研究首次在大型动物模型中验证hiPSCs来源软骨移植物的异种修复效果，突破体现在：1) ExpLBM技术实现质量可控的规模化生产；2) 双形态移植物为临床不同缺损类型提供选择；3) 小型猪模型成功模拟人类免疫应答。尽管存在观察周期短、机械性能未评估等局限，但研究为开发"现货型"软骨修复产品奠定基础，未来可通过延长随访、优化免疫方案进一步推动临床转化。