骨关节炎（OA） 是一种在高龄人群中发病率极高的退行性疾病 ，给社会带来了沉重的负担 。 OA 是由不可逆的软骨磨损和损伤引起的，其 晚期 特征是 散发性的软骨 损伤 ，伴随软骨整体变薄 ，治疗极具挑战性。 中晚期OA的治疗难点在于软骨损伤的再生，目前尚无有效实现办法。临床上尝试采用微骨折手术为损伤部位提供可向软骨分化的 实现 （BMSCs） ，但是，该方法由于难以实现BMSC s 的富集及原位分化，因此生成的软骨多为纤维化软骨，无法 有效 提供正常软骨具有的润滑及防护功能。
针对中晚期OA散发软骨 损伤难 再生的 挑战，中南大学湘雅医院王运佳团队，中国科学院上海高等研究院鲁恒毅团队以及海军军医大学上海长征医院王波团队合作开发了一种具有靶向软骨损伤部位并促进软骨再生的明胶甲基丙烯酸酯（TRG）微球，能够原位招募来自软骨下骨的自体骨髓间充质干细胞（BMSCs），并促进其向软骨细胞分化，实现仅需关节注射的中晚期OA治疗。 相关工作以“ Local Recruitment of Autologous Stem Cells via a Targeting Microgel for Precise Cartilage Repair Without Surgery ”为题发表在《 Advanced Materials 》上 。
具体的， TRG 微球由 GelMA 基底、 β亲和肽（TGFβ-AP） 、以及 抗Ⅰ型胶原抗体（anti-COL1） 组成。 关节内注射后，TRG 上的 anti-COL1 能够精确识别并自主附着于分散的软骨损伤部位，不受动态生理环境的影响。同时，TRG 微球中的 TGFβ-AP 可捕获内源性 TGFβ，这是一种能招募 BMSCs 并通过上调软骨生成基因促进其向软骨细胞分化，从而实现透明软骨生成的生长因子。 TRG微球各组分间通过化学键进行连接，保证了其稳定性。同时，TRG微球具有本征润滑性能，能够有效避免软骨损伤部位的近一步磨损。靶向实验也验证了TRG的软骨损伤部位精准定位功能。
图1 TRG的原理图
图2 TRG的组分及靶向功能表征
细胞实验的结果证明，TRG中的 TGFβ -AP能够有效的捕获游离的 TGFβ ，从而实现 TGFβ局部浓度 的 增高 。而 TGFβ局部浓度的增高 能 诱导 具有成软骨分化潜能的骨髓间充质干细胞 的 聚集 ，进而实现BMSCs的局部募集功能 。 此外，局部升高的TGFβ浓度又能促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化，表现为COL2及SOX9的基因以及蛋白表达能力增加。
图3 TRG微球的TGFβ捕获能力表征
图4 . TRG微球募集TGFβ促进BMSCs向软骨细胞分化
动物实验的结果证明，仅通过一次关节注射，TRG微球就可有效的缓解中晚期OA鼠的临床症状，并且切片的结果证明了软骨修复的成功实现。 机理分析的结果显示，软骨修复是由损伤部位局部的干细胞富集和原位分化实现的。
图 5 . TRG TRG微球促进软骨修复 动物实验
图 6 TRG微球促进软骨修复机理分析
这 种 基于注射的精准修复策略 ， 能够 在软骨损伤部位 持续招募内源性骨髓间充质干细胞 并增加骨髓间充质干细胞的成软骨分化能力， 实现精确的软骨再生，省去了复杂的侵入性操作和患者的不适 ， 具有临床应用的潜力，为再生医学领域带来新的视角。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202505544
来源：高分子科学前沿
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