骨类器官的构建、评价与应用专家共识(2024版),17条推荐意见一览

2025-02-28   文章来源:《中华创伤杂志》2024年11月第40卷第11期   作者:苏佳灿 我要说

骨类器官能模仿骨组织复杂结构和功能是类器官研究前沿技术在骨疾病建模、骨损伤修复和药物筛选领域展现出巨大应用潜力。尽管当前骨类器官构建在矿化、骨髓、骨小梁、骨痂及编织骨等骨组织功能结构的研究中取得一定进展但目前骨类器官研究存在诸多问题如构建策略缺乏规范、评价缺少统一标准等限制了其进一步推广应用。

为规范骨类器官研究由中国老年学和老年医学学会老年病学分会骨科专家委员会、中华医学会骨科学分会青年骨质疏松学组、中国医师协会骨科医师分会骨质疏松学组和上海中西医结合学会骨质疏松专业委员会组织有关专家基于循证证据制订《骨类器官的构建、评价与应用专家共识(2024版)》共提出17条推荐意见旨在规范骨类器官研究和临床应用提升其在科研和临床应用中的价值。

骨类器官的定义

推荐意见1:骨类器官是基于生物活性材料构建并从干细胞和(或)祖细胞定向分化而来具有仿生空间特征的微骨组织能模拟体内骨组织的微观结构和生理功能具有与真实骨组织相似的细胞构成和基质成分(推荐强度:强)。

骨类器官的特性

推荐意见2:骨类器官除具备软组织类器官的多细胞类型、细胞自组装和器官功能性外还应具有矿化特性、力学特性和对机械信号的响应能力从而更准确地模拟骨组织生物学功能和物理特性(推荐强度:强)。

骨类器官的分类

推荐意见3:根据骨类器官发展历程和研究方向骨类器官分为生理型、病理型、结构型、复合型和临床应用型(推荐强度:强)。

骨类器官的定义、特性与分类

骨类器官的定义、特性与分类

细胞来源

推荐意见4:可使用多能干细胞(PSCs)和间充质干细胞(MSCs)构建骨类器官。特定疾病模型可从患者组织获取干细胞及原代细胞。结合不同来源的细胞如干细胞与成体细胞能提高骨类器官的复杂性和功能性(推荐强度:弱)。

基质材料

推荐意见5:可结合有机基质材料与无机基质材料构建骨类器官。有机材料提供生物相容性和细胞支持无机材料增强矿化能力和力学性能(推荐强度:弱)。

理化因素

推荐意见6:可施加力学刺激来模拟体内力学环境使用生物化学信号调节细胞分化并利用生物电信号促进细胞活性。同时调控基质材料理化性质以优化细胞生长引导骨类器官生长发育(推荐强度:弱)。

构建策略

推荐意见7:可采用人工智能(AI)技术优化培养条件、材料设计和打印参数通过3D生物打印技术精确控制骨类器官结构。可采用细胞支架复合技术或自组装技术构建结构功能单一的骨类器官(推荐强度:弱)。

质量控制

推荐意见8:应建立骨类器官标准化操作流程定期评估骨类器官活性测试骨类器官结构和功能的均一性和稳定性监测培养环境和营养成分(推荐强度:强)。

骨类器官质量控制体系


骨类器官质量控制体系

形态学评价

推荐意见9:可使用光学显微镜、组织病理学、三维免疫荧光成像技术和多重定量映射技术等手段对骨类器官进行形态学评价(推荐强度:强)。

功能评价

推荐意见10:应围绕力学性能、造血功能、内分泌活动及钙磷代谢等生物功能对骨类器官进行功能评价并确保骨类器官具备组织再生修复功能(推荐强度:强)。

分子生物学评价

推荐意见11:可应用基因组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学等技术对骨类器官遗传信息和代谢产物进行分子生物学评价(推荐强度:强)。

生物安全性评价

推荐意见12:根据骨类器官细胞来源、基质材料等成分使用细胞和(或)动物模型对骨类器官进行生物安全性评价(推荐强度:强)。

骨再生修复

推荐意见13:构建人源化骨类器官并制订明确的临床转化路径为骨损伤疾病的修复提供创新解决方案(推荐强度:强)。

药物筛选

推荐意见14:构建合适的骨类器官疾病模型建立高通量筛选平台可快速评估药物的生物学效应。利用基因组学和蛋白质组学技术研究药物机制(推荐强度:强)。

骨机制研究

推荐意见15:优先采用骨类器官模型研究骨发育和疾病机制利用基因编辑技术构建基因缺陷模型(推荐强度:强)。

骨植入物评价

推荐意见16:优先考虑使用骨类器官作为骨植入物生物效应评估平台(推荐强度:强)。

精准治疗效果评估

推荐意见17:根据患者特定的基因组和表型特征构建个性化骨类器官模型可更好地模拟疾病状态。开发和验证骨疾病生物标志物通过骨类器官检测来预测患者的治疗反应(推荐强度:强)。

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