基于干细胞的微生理骨软骨系统用于模拟组织对白介素-1β的反应

骨关节炎（OA）是一种关节的慢性退行性疾病，涉及骨骼和软骨的退行性变化。在生理条件下构建的骨软骨组织将对理解OA的发病机制以及测试潜在的疾病修饰性OA药物（DMOADs）的有效性具有重要意义。在本研究中，制备了一个多室生物反应器，并装配到微流体基底中。当插入骨软骨构件时，构件两侧形成两个腔室（上部，软骨；下部，骨），由不同的培养基流动供应。这些培养基通道对于创造组织特异性的微环境至关重要，在这些环境中，软骨和骨组织将发育和成熟。人类骨髓干细胞（hBMSCs）来源的构件在生物反应器中原位制备并培养，并在组织特异培养基中诱导进行空间特定的软骨生成和成骨分化，持续4周。我们观察到了组织特异性基因表达和基质产生，以及表明发育中界限的嗜碱性界面。将白介素-1β（IL-1β）引入软骨或骨培养基流中，诱导了局部及对侧组织类型的更强降解反应。例如，IL-1β处理骨腔室导致软骨层内强烈的分解代谢反应，体现在基质金属蛋白酶（MMP）表达和活性增加以及组织特异性基因表达。这种诱导强于直接施加IL-1β于软骨组分时的反应，表明两个组织层之间存在活跃的生物化学交流，支持了OA的骨软骨特性。本研究开发的微组织培养系统提供了新颖的能力，用于研究骨软骨组织的生理学和OA的病理机制，并作为高通量测试潜在DMOAD的 платформ。