組織再生修復(fù)在臨床上仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。肝臟是人體內(nèi)具有再生修復(fù)能力的代表性器官，通過對肝臟再生機理的挖掘，有望揭示自然界再生修復(fù)的奧秘。組織微觀解剖結(jié)構(gòu)是啟動生物再生級聯(lián)信號的重要因素，肝臟特征性的細(xì)胞外骨架結(jié)構(gòu)可協(xié)同促進生物再生信號的發(fā)生，為肝臟再生修復(fù)提供支持與動力。從“全身-局部”和“解剖形貌-生物信號”的角度，解碼全身健康器官的關(guān)鍵解剖線索及其對應(yīng)的生物再生信號，可以為解決局部組織再生修復(fù)難題提供新的啟示和參考。
近期，上海交通大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院/上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院蔣欣泉教授課題組在這方面取得重要進展。他們受肝臟解剖結(jié)構(gòu)啟發(fā)，通過深入理解物理形貌與再生信號間的關(guān)聯(lián)，將肝臟再生的重要解剖信息應(yīng)用于局部骨組織，研發(fā)了一種新型工程化設(shè)計的仿生支架以高效修復(fù)骨缺損，甚至實現(xiàn)了病理環(huán)境下的骨組織再生。這項研究成果以封面文章形式發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊《先進科學(xué)》(Advanced Science，IF：15.1)雜志上，題為“Liver-inspired Polyetherketoneketone Scaffolds Simulate Regenerative Signals and Mobilize Anti-inflammatory Reserves to Reprogram Macrophage Metabolism for Boosted Osteoporotic Osseointegration”。
這項研究中，蔣欣泉教授課題組發(fā)現(xiàn)了肝臟細(xì)胞外骨架物理形貌與肝細(xì)胞生長因子受體MET)再生信號之間的聯(lián)系，并且MET信號的激活也與巨噬細(xì)胞的修復(fù)向轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)。受此啟發(fā)，他們利用飛秒激光蝕刻和磺化技術(shù)，以肝臟細(xì)胞外骨架結(jié)構(gòu)為生物模板，在聚醚酮酮（PEKK）支架上構(gòu)建出仿生形態(tài)。該仿生支架不僅能夠有效激活巨噬細(xì)胞MET信號，實現(xiàn)功能性仿生，引導(dǎo)正向免疫調(diào)節(jié)以促進骨再生，同時也能調(diào)動抗炎儲備關(guān)鍵酶Arginase2，使其從線粒體逆行轉(zhuǎn)運到細(xì)胞質(zhì)，加強細(xì)胞氧化呼吸和線粒體復(fù)合體II的活性，實現(xiàn)對能量和精氨酸代謝的重編程。
該課題組在骨組織再生方面取得的這一研究進展，為口腔頜面部骨組織再生修復(fù)提供了新視角。這一創(chuàng)新性研究不僅揭示了再生過程中的新因素，更從全身健康的角度出發(fā)，為口腔頜面部骨組織再生修復(fù)材料的設(shè)計開辟了新路徑。未來有望借鑒肝臟的自我修復(fù)機制，應(yīng)用于骨組織再生中，為解決臨床上骨組織再生難題提供了新可能。
該研究的第一作者為上海交通大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院的顧浩博士，上海交通大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院2016級口腔醫(yī)學(xué)八年制在讀學(xué)生朱雨慧為共同第一作者。通訊作者為蔣欣泉教授，共同通訊作者為口腔修復(fù)科文晉醫(yī)師。此項研究于上海口腔醫(yī)學(xué)先進技術(shù)與材料工程技術(shù)研究中心和口腔發(fā)育再生與功能修復(fù)實驗室完成。
全文鏈接：Gu H, Zhu Y, Yang J, et al. Liver-Inspired Polyetherketoneketone Scaffolds Simulate Regenerative Signals and Mobilize Anti-Inflammatory Reserves to Reprogram Macrophage Metabolism for Boosted Osteoporotic Osseointegration. Adv Sci (Weinh). 2023;e2302136. doi:10.1002/advs.202302136
