Biomaterials发文,肩袖撕裂损伤治疗赢来新希望

2020-05-11 文章来源:吕红斌课题组 点击量:13   我要说

近日,中南大学湘雅医院吕红斌教授团队在生物材料领域顶尖学术期刊Biomaterials(IF=10.273)发表了题为“Functional decellularized fibrocartilaginous matrix graft for rotator cuff enthesis regeneration: A novel technique to avoid in-vitro loading of cells”的原创性论文。该论文针对传统组织工程移植物构建模式(支架体外负载细胞)繁琐费时、移植物长期保存困难等问题,巧妙设计了一种规避支架体外负载细胞构建移植物的新型组织工程模式。中南大学湘雅医院—国际华人骨研学会(ICMRS)运动医学联合研究中心主任吕红斌教授和PI胡建中教授为该文章的共同通讯作者,中南大学湘雅医院陈灿医师/博士后为第一作者。


肩袖撕裂是一种常见的运动损伤,威胁着广大运动爱好者及专业运动员的健康。手术修复虽能恢复损伤肌腱与其附着骨组织的连接,但是止点处无法快速优质再生骨腱界面结构,易发再次撕裂。组织工程技术的发展为促进肩袖止点处骨腱界面再生提供了新策略,然而现有组织工程移植物多采用体外负载细胞于支架的方式构建。这类负载细胞的移植物制备过程繁琐费时、保存困难。手术植入后,这类移植物内负载细胞受到局部缺血、缺氧、炎症环境的影响,将大部分失活。

图1:支架体外负载细胞构建移植物的传统模式与干细胞持续募集特性支架植入结合术后关节腔注射干细胞模式优劣对比。

为此,吕红斌教授团队制备了一种具有高胶原亲和力的重组基质细胞衍生因子(简称C-SDF-1α),并将其绑缚在书页形脱细胞纤维软骨基质(BDFM)的胶原纤维上,从而构建了一种可持续募集CXCR4阳性干细胞且具备成软骨诱导活性的脱细胞纤维软骨基质移植物(图2),用于修补巨大肩袖撕裂。并于术后炎症反应消退后在关节腔注射CXCR4阳性滑膜间充质干细胞,移植物通过缓释SDF-1α募集所注射的干细胞迁入肩袖止点损伤处,协同移植物促进巨大肩袖撕裂修复。此方案避免了体外负载干细胞于支架,一定程度上保障了植入细胞的有效率(图3),为开发骨腱界面组织工程治疗方案提供了一种新模式,极大便于临床推广应用。

图2:分离兔耻骨联合中纤维软骨组织以制备脱细胞纤维软骨基质(BDFM);将胶原结合肽(CAP)融入基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α)合成具有高胶原亲和力的重组趋化因子SDF-1α(C-SDF-1α);把C-SDF-1α结合于脱细胞纤维软骨基质内的胶原上,构建出一种可持续募集干细胞并具备成软骨活性的脱细胞纤维软骨基质移植物(C-SDF-1α/BDFM),用于修复大鼠巨大肩袖;分选出能被SDF-1α募集的大鼠CXCR4阳性滑膜间充质干细胞(CXCR4+SMSCs),待炎症反应消退后,注射入关节腔以促进肩袖止点再生。

图3:利用Dil标记细胞示踪评估关节腔注射CXCR4阳性滑膜间充质干细胞(CXCR4+SMSCs)体内迁移情况。(A)评估流程示意图;(B&C)利用活体成像、免疫荧光观察Dil标记CXCR4+SMSCs植入体内14天的分布情况。脱细胞纤维软骨基质结合关节腔注射干细胞组(BDFM+CXCR4+SMSCs)、脱细胞纤维软骨基质体外负载干细胞组(BDFM/CXCR4+SMSCs)、干细胞持续募集脱细胞纤维软骨基质结合关节腔注射干细胞组(C-SDF-1α/BDFM+CXCR4+SMSCs)。

课题组简介

吕红斌教授

中南大学湘雅医院教授、一级主任医师、研究员、博士生导师。

担任“器官损伤衰老与再生医学湖南省重点实验室”主任,“湖南省运动与健康工程研究中心”主任,中南大学湘雅医院-国际华人骨研学会(ICMRS)运动医学联合研究中心主任,国家临床重点专科、湖南省重点学科运动医学专业学科带头人,湖南省高层次卫生人才“225”工程领军人才。

兼任中华医学会运动医疗分会委员、中国医师协会运动医学医师分会常务委员、中国研究型医院学会运动医学专业委员会副主任委员、中国老年学和老年医学学会运动医学分会常务委员、湖南省医学会运动医疗专业委员会主任委员、美国骨科研究学会(ORS)会员及同行评议专家、Fellow of International Combined Orthopaedic Research Societies (国际骨研学会会士)、瑞士AO基金会基金项目同行评议专家、国际华人肌肉骨骼研究会(ICMRS)终身会员、Journal of Orthopaedic Translation编委、《美国运动医学杂志》(AJSM)中文版编委、《英国运动医学杂志》(BJSM)中文版编委、《中国运动医学杂志》编委。

吕教授带领团队长期致力于运动损伤与修复的临床及基础研究,特别是在“骨腱界面损伤修复机制与再生策略”研究领域,取得了一系列原创性研究成果。曾先后主持多项关于骨腱界面损伤与再生的科研项目,包括:国家自然科学基金重点项目、面上项目,高等学校博士学科点专项科研基金,湖南省自然科学基金等以及其他国家、省部级各类科研项目30余项,并且多次获得国际研究项目资助,如国际骨肌肉关节研究基金AO Research Fund等。

资助信息

该研究得到了国家自然科学基金委重点项目(81730068)和青年科学基金项目(81902192)、中国博士后科学基金面上资助(2019M652809)的支持。

原文信息

Can Chen, Yang Chen, Muzhi Li, Han Xiao, Qiang Shi, Tao Zhang, Xing Li, Chunfeng Zhao, Jianzhong Hu*, Hongbin Lu*. Functional decellularized fibrocartilaginous matrix graft for rotator cuff enthesis regeneration: a novel technique to avoid in-vitro loading of cells. Biomaterials 2020, 119996.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119996

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