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图 3D打印多孔半月板支架结合自体滑膜移植促进半月板再生
（北京大学敖英芳教授团队供图）
在国家自然科学基金项目（批准号：82172420、32000923）等资助下，北京大学第三医院敖英芳教授团队在半月板纤维软骨再生研究方面取得新进展。研究成果以“基于天然半月板成熟与再生过程的半月板纤维软骨再生（Meniscal fibrocartilage regeneration inspired by meniscal maturational and regenerative process）”为题，于2023年11月8日在线发表于《科学•进展》（Science Advances）杂志。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg8138。
半月板是膝关节股骨髁与胫骨平台之间的纤维软骨组织，具有缓冲减压、保护软骨等作用，其自愈能力差，撕裂或缺损后在自然条件下无法修复再生，可引起继发性软骨退变，甚至骨关节炎，严重影响膝关节运动功能。目前临床上针对半月板损伤，通常采取半月板切除、缝合或同种异体移植的方式进行治疗，尚无法实现半月板再生。
该研究团队通过间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）转基因示踪小鼠明确了MSCs参与天然半月板成熟及修复再生的过程，利用生物3D打印平台，1:1构建了多孔半月板再生支架，并原位移植固定于小型猪内侧半月板次全切除模型缺损部位，根据关节滑膜组织富含滑膜MSCs的特点，将自体滑膜组织固定在支架表面，术后四个月在缺损部位可观察到结构、组成与功能三重仿生的半月板样组织，实现了对关节软骨的有效保护（图）。分子机制研究表明，关节运动产生的生物力学刺激及基质沉积重塑后产生的硬基质微环境可上调机械敏感离子通道Piezo1，促进钙离子内流，激活钙调神经磷酸酶，使活化T细胞核因子（Nuclear factor of activated T-cells，NFATc1）去磷酸化，去磷酸化的NFATc1进入细胞核，与Yes相关蛋白结合，继而引起p-Smad2/3与SOX9入核，最终促进滑膜MSCs成软骨分化，实现半月板纤维软骨再生。另外，生物力学刺激和硬基质诱导的Piezo1上调胶原蛋白交联酶赖氨酰氧化酶和赖氨酰羟化酶表达，可能增强再生半月板的机械性能。
该研究解析了半月板成熟与再生过程中关键细胞类型及其作用，并将富含关键细胞的自体滑膜组织移植物与3D打印仿生半月板支架结合，在大动物模型中成功促进了半月板再生和关节软骨保护，阐明了滑膜移植促进半月板再生的潜在分子机制，为未来临床转化提供了理论基础。