近日，上海大学转化医学研究院苏佳灿教授团队研发出一种工程化仿骨基质ECM-DNA-CPO基水凝胶，并提出了体外动态培养和体内异位骨化双模式构建策略，成功构建出兼具血管化和矿化功能的骨类器官。该研究成功突破了传统组织工程的技术桎梏，进一步完善了骨类器官构建技术，为骨再生医学及机制探索提供了更有前景的解决方案。该工作以Sequential construction of vascularized and mineralized bone organoids using engineered ECM-DNA-CPO-based bionic matrix for efficient bone regeneration为题发表于材料科学领域国际权威期刊Bioactive Materials杂志（科学院分区一区，影响因子18.0）。
研究设计示意图
由于人体自身细胞的再生能力有限，大段骨缺损的修复仍然是临床骨科的巨大挑战。现有的解决方案例如自体骨和同种异体骨移植等临床方法受到供体短缺和免疫排斥风险的阻碍。骨类器官是通过体外培养技术，从干细胞或多能细胞诱导生成的3D的仿生组织，能够模拟天然骨组织的生理特征构建仿生模型，帮助对骨相关疾病的发生机制及骨再生机制的研究。而在骨类器官中实现血管结构的构建，能够增强骨类器官的仿真性及功能性。但是，天然骨组织形成需要力学支撑及血管网络提供营养，传统的类器官构建方式难以模拟这种特性，利用培养基质再现天然基质环境，能实现血管化骨类器官对动态环境的响应。
为满足骨类器官对培养基质胶的要求，研究团队通过提取出骨源脱细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM），结合光交联和动态自组装技术，开发出工程化ECM-DNA-CPO基仿骨基质凝胶，精准仿生天然骨组织生长特性，为骨类器官构建奠定基础。此外，研究团队利用“体外动态培养+体内异位骨化”双模式策略，最终实现了矿化骨与血管系统的同步发育，进而构建出兼具血管化和矿化功能骨类器官。
利用仿骨基质水凝胶体外动态培养构建骨类器官
利用仿骨基质水凝胶体内异位骨化构建血管化骨类器官
该类器官的成功构建，提出了一种创新性的血管化和矿化骨类器官构建策略，为骨类器官功能重建和再生医学应用中提供了新的策略，并推动了骨类器官向更高精度的病理（2.0）、结构型（3.0）、复合型（4.0）及应用型（5.0）方向迭代发展。
上海大学转化医学研究院硕士研究生盖婷婷及上海交通大学附属新华医院张浩、胡衍、李瑞扬为论文共同第一作者。上海大学转化医学研究院苏佳灿教授、王秀惠副研究员、白龙副研究员和上海交通大学附属新华医院王成龙教授为论文共同通讯作者。
