间充质干细胞来源的细胞外基质用于肌肉骨骼组织再生

帮助身体重建自身的支架

随着人们寿命延长并在高龄仍保持活跃，骨骼、关节、肌肉和肌腱的损伤与磨损已成为导致疼痛与残疾的主要原因。本文探讨了一类由我们自身干细胞培育出的“智能”修复材料——称为间充质干细胞衍生细胞外基质（mECM）的特殊支架。这些天然支架未来可能比许多现有治疗更安全、更有效地帮助身体重建受损的肌肉骨骼组织。

身体隐秘的建筑支架

体内的每个细胞都生活在一种被称为细胞外基质（ECM）的支持性网格中。这不仅是被动的黏合物：其纤维、孔隙和结合的分子不断向细胞发出如何生长、移动和成熟的信号。在衰老和疾病中，这一基质会变硬、磨损并失去弹性，直接削弱我们修复骨和软骨的能力。科学家已学会从皮肤、肠道或软骨等组织中去除细胞，留下可植入以引导愈合的“去细胞化”ECM支架。但这些来源于组织的材料在供体之间存在差异，可能仍会引发免疫反应，且难以为不同患者或损伤进行定制。

从干细胞生长定制修复材料

这篇综述重点讨论不是来自整个器官而是来自间充质干细胞（MSCs）的ECM。MSCs是存在于骨髓、脂肪、脐带和其他组织中的多能细胞。在实验室中，MSCs被允许在表面扩展并沉积它们自己的基质——一种由胶原、纤维连接蛋白、层粘连蛋白、糖类和生长因子构成的精细三维网络。随后用温和的洗涤剂和酶去除细胞，留下无细胞的mECM。由于ECM分子在物种间高度保守且不含DNA等强免疫触发因子，这些支架通常耐受性良好。更重要的是，研究人员可以通过选择干细胞来源（例如骨髓与脂肪）以及在去细胞化前对细胞进行不同的“预处理”来调节mECM的组成与刚度。

这类“活支架”如何与细胞对话

当新细胞重新接种到mECM上时，它们的行为与在平坦塑料表面上截然不同。研究显示，mECM促进细胞增殖并有助于细胞保持“年轻”状态，延缓细胞衰老并保留其分化为骨或软骨的能力。年轻的mECM具有更柔软的力学特性和更丰富的透明质酸，似乎对使年长细胞恢复活力尤其有效。特定成分，如I型胶原和纤维连接蛋白，会影响细胞是否抗衰老、形成吸收骨质的破骨细胞或对炎症作出反应。该基质还激活与长寿和抗压相关的内部信号通路，包括SIRT1和NF-κB，并能使免疫细胞倾向于更平和、促进组织修复的状态。简言之，mECM既是物理层面的巢穴，也是为细胞提供生化说明书。

修复骨、软骨、肌肉、肌腱、神经与血管

由于mECM非常模拟其拟修复的组织，它已以多种形式进行测试：包裹在植入物周围的薄片、掺入水凝胶和微球的粉末、以及涂覆在合成支架上的涂层。在骨修复中，生长在mECM上的细胞获得成骨能力并帮助在动物体内构建更强、更具血管化的组织，甚至无需大量药物组合。在软骨修复中，mECM支持光滑、类透明软骨的形成，并帮助软骨细胞避免转向瘢痕样状态——尤其当基质来自年轻或早期分化的干细胞时。肌肉和肌腱方面的早期工作表明，干细胞来源的基质能吸引宿主细胞、减少瘢痕并更好地对齐新形成的纤维。在神经与血管方面，集成到引导管或纳米纤维中的mECM加速了神经再生并刺激新血管形成，凸显其广泛的再生潜力。

从实验台到现实治疗

尽管结果令人鼓舞，mECM尚未准备好用于常规临床。该领域仍缺乏在保留基质微妙细节的同时安全去除细胞的标准配方，而且控制细胞行为的确切“活性成分”仍只部分被理解。不同的干细胞来源与年龄会产生明显不同的基质，这对哪种组合最适合每种损伤类型提出了疑问。规模化生产mECM成本高且技术要求高，科学家还必须证明大型、持久的植入物在承重部位（如关节和肌腱）是安全、稳定并具有足够机械强度的。作者认为，蛋白组学、生物信息学和生物制造方面的进展对于绘制、标准化并工业化这些“活支架”至关重要。如果这些难题得到解决，基于患者特异性的mECM有望成为从内而外修复身体支架的新金标准。

引用: Lv, S., Wang, J., Chen, J. et al. Mesenchymal stem cell-derived extracellular matrix for musculoskeletal tissue regeneration. Commun Biol 9, 147 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09638-3

关键词: 细胞外基质, 间充质干细胞, 骨与软骨修复, 组织工程, 再生医学