关节软骨缺损修复是长期困扰临床的问题，尽管间充质干细胞（MSCs）具有再生关节软骨的潜力，但有许多局限性。中国医科大学附属第一医院李旭课题组的研究人员发现，人华顿氏胶来源的间充质干细胞外泌体与无细胞软骨细胞外基质（ACECM）支架相结合，以修复骨软骨缺损，并解释了外泌体促进骨软骨再生的机制。该研究发表于Bioactive Materials杂志上。
关节软骨在损伤后的自愈能力非常有限。如果不及时治疗关节软骨损伤，很容易引起骨关节炎（OA），严重危害人类健康。据估计，全世界有2.5亿人患有OA。不幸的是，大多数常用的外科手术技术只能使纤维软骨再生，其机械性能比透明软骨差。近年来，基于间充质干细胞（MSCs）的组织工程策略被认为是一种有前景的关节软骨再生方法。人华顿氏胶（Wharton'sjelly）来源的MSC（hWJMSC）被认为是组织工程化关节软骨的种子细胞，具有广阔的应用前景，并且具有强大的增殖和分化能力、统一的免疫表型、无创获取程序以及无伦理争议的优势=。然而，细胞的储存和运输条件是严格的。此外，MSCs的致癌性、疾病传播的风险和可能的免疫排斥反应阻碍了基于MSCs的组织工程软骨的应用。
外泌体（Exos）是细胞通过旁分泌途径产生的直径30–150 nm的细胞外囊泡。首先，人们认为Exos是细胞产生的废物。随着研究人员逐渐加深对Exos的了解，它们已被视为在细胞之间传递生物信号的重要载体。Exos的脂质外膜可以保护各种封装的核酸、蛋白质、脂质和其他信号分子，使它们能够促进细胞间通讯。在这些货物中，外泌体微小RNA（miRNA）被认为在肿瘤免疫、炎症反应和氧化损伤、细胞凋亡和癌症转移的生物学过程中起重要作用。最近的证据表明，源自MSC的Exos（MSC-Exos）具有与MSC相似的生物学功能，并且在MSC介导的组织修复和再生中起着重要作用。外泌体没有致癌或免疫原性，避免了MSC移植的风险，并且它们的储存和运输要求不如MSC严格。研究证实了MSC-Exos在关节软骨再生中的有益作用。因此，在“无细胞”组织工程策略中，MSC-Exos被认为是MSC的理想替代品。该研究团队此前制备了无细胞软骨细胞外基质（ACECM）支架具有垂直排列的仿生结构，可为干细胞的粘附、增殖和分化提供微环境。
为了探讨是否可以通过“无细胞”组织工程实现骨软骨再生，研究人员验证了MSC-Exos是否可以增强ACECM支架的修复效果。体外实验的结果表明， hWJMSC-Exos可以促进骨髓源性MSC（BMSCs）的迁移和增殖以及软骨细胞的增殖。研究人员还发现hWJMSC-Exos可以促进巨噬细胞向M2表型的极化。兔膝骨软骨缺损修复模型的结果证实，hWJMSC-Exos可以增强ACECM支架的作用并促进骨软骨再生。hWJMSC-Exos在大鼠膝关节骨软骨缺损模型中可以调节关节腔的微环境，该作用主要表现为促进巨噬细胞向M2表型的极化并抑制炎症反应，这可能是软骨再生的促进因素。另外，miRNA测序证实hWJMSC-Exos包含许多可以促进透明软骨再生的miRNA。最后，通过目标基因预测和pathway富集分析进一步阐明了hWJMSC-Exos在软骨再生中的作用。总而言之，这项研究证实了hWJMSC-Exos可以增强ACECM支架的作用并促进骨软骨再生。
