骨关节炎体外模型特点及设计新思路

背景:国内外的相关文献报道,体外模型是研究骨关节炎发病机制和有效治疗手段的重要工具,各种体外模型均有其优缺点和相关应用,但到目前为止还没有一个理想的实验模型可以阐述骨关节炎的所有特征.目的:综述近年相关文献,总结各类骨关节炎体外模型的优缺点及相关应用进展,为进一步了解骨关节炎及研究治疗方法提供一定帮助.方法:应用计算机检索2010-2021年PubMed、中国知网、维普和万方数据库相关文章,英文检索词:"Osteoarthritis,in vitro,model";中文检索词:"骨关节炎、体外模型".选取相关性强、发表年限较新的合格文献进行综述,最终纳入63篇文章进行综述.结果 与结论:①骨关节炎2D细胞培养模型易于构建,也易于大规模生产,由于其缺乏典型的三维微观结构,缺少与周围细胞及细胞外基质的相互联系,因此只能适应于细胞水平研究.②外植体模型和3D细胞培养提供了与人体生理条件接近的内环境,不仅适用于研究细胞因子刺激机制,还可以用于研究骨关节物理损伤和生物力学对组织的影响,因此可以更好地研究骨关节炎的分子机制,并制定治疗措施,但从组织体积和维持细胞活力的角度来看,这些模型难以量产.③此外,文章还讨论了3D生物制造模型、类器官、芯片器官模型等先进组织工程模型,其中3D生物打印技术和生物反应器模型在精确控制组织结构、输送生物活性分子、动态培养细胞等方面具有明显的优势,但目前仍需进一步完善及创新.④总之,与2D细胞培养模型相比,体外3D组织模型更适合应用于目前的骨关节炎相关研究及其个体化治疗,未来希望研究者们将器官芯片技术、3D生物打印技术、生物反应器这些新兴技术进行整合,最终为骨关节炎治疗和药物测试开发一个更合适的平台.