2024趋化剂介导的原位组织工程技术再生关节软骨的研究进展
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摘要
各种原因导致的关节软骨（articular cartilage, AC）损伤的治疗至今仍是临床一大难题；而软骨组织工程技术的出现为AC损伤治疗带来了新的希望。软骨组织工程技术可分为两类，即基于细胞的组织工程技术和无细胞的组织工程技术。虽然基于细胞的组织工程技术可以在一定程度上修复软骨损伤，但仍然具有细胞来源受限、成本高、疾病传播风险和操作程序复杂等缺陷；而无细胞的组织工程技术避免了这些缺点，为原位AC再生带来了希望。无细胞的组织工程技术主要是通过募集内源性干细胞/祖细胞（stem cells/progenitor cells, SCPCs）到达软骨损伤部位，并提供合适的再生微环境促进细胞的增殖和成软骨分化，进一步促进新生软骨组织成熟，因此也被称为细胞归巢的原位组织工程技术。成功地募集内源性SCPCs是原位软骨组织工程中的第一步。选择合适的趋化剂来实现内源性SCPCs的募集尤为重要。因此，通过简要介绍软骨损伤后趋化反应，系统综述传统趋化剂（如趋化因子、生长因子等）和新兴趋化剂（如功能性多肽、外泌体和核酸适配体等），评估趋化剂与递送装置之间的结合方式，讨论趋化剂介导的原位组织工程技术的前景与挑战，为基于内源性SCPCs归巢的原位组织工程技术的设计提供理论基础。
关节软骨（articular cartilage, AC）是一种特殊类型的结缔组织，其缺乏血管、神经和淋巴系统，一旦损伤，则无法自我修复[1]。AC损伤后，如未进行及时有效地治疗，则最终会发展为骨关节炎，给患者带来疼痛、生活不便和沉重的经济负担[2]。目前，临床上常规治疗AC损伤的方法分为非手术治疗[3,4]（包括控制体重、适当运动、物理疗法、自我管理和教育及药物治疗）和手术治疗[5]（包括关节清创、微骨折、自体软骨细胞移植、骨软骨移植等）。虽然这些治疗方法在一定程度上缓解了关节周围的肿胀和疼痛，延缓了AC退变的进程，但再生的软骨组织在结构与功能上与天然软骨仍有较大差异，导致临床效果不尽如人意[5]。
近年来软骨组织工程的发展给AC损伤的修复带来了新的希望[6]。根据有无外源性种子细胞的参与，可以将软骨组织工程分为两类，即基于细胞的组织工程技术和无细胞的组织工程技术。软骨组织工程中的种子细胞包括同种异体或自体的软骨细胞或干细胞/祖细胞（stem cells/progenitor cells, SCPCs）。虽然基于细胞的软骨组织工程技术可以在一定程度上修复软骨损伤，但仍具有细胞来源受限、成本高、疾病传播风险和操作程序复杂等缺陷[7,8,9,10]；而无细胞的组织工程技术避免了这些缺陷。无细胞的组织工程技术主要是通过募集内源性SCPCs到达软骨损伤部位，并提供合适的再生微环境促进细胞的增殖、分化和软骨细胞外基质分泌来实现原位AC再生与修复[11,12,13,14]。因此，无细胞的组织工程技术也被称为细胞归巢的原位组织工程技术，
该治疗策略成功的一个关键要素是在损伤部位招募足够数量的SCPCs以实现再生。
近些年，许多体外和体内研究结果表明，趋化剂包括趋化因子、生长因子等能够促进SCPCs迁移，被广泛地应用于软骨的原位再生与修复
[13, 15,16,17]。因此，本文简要介绍软骨损伤后趋化反应，系统综述传统
趋化剂（如趋化因子、生长因子等）和新兴趋化剂（如功能性多肽、外泌体和核酸适配体等），评估趋化剂与递送装置之间的结合方式，讨论趋化剂介导的原位组织工程技术的前景与挑战，为基于内源性SCPCs归巢的原位组织工程技术的设计提供理论基础。
本文以\归巢\或\迁移\或\趋化\或\募集\和\软骨损伤\为关键词，在中国知网、万方、维普数据库进行检索，检索结果仅限于中文文献；同时
以
\ilage injury\作为英文关键词，在PubMed、web of science数据库进行检索，检索结果仅限于英文文献。共检索出1 281篇文献，排除重复的文献后得到1 093篇文献。
文献纳入标准：①与原位软骨组织工程研究进展相关的研究；②趋化剂为主导的促进SCPCs迁移的相关研究；③文献语种为中文或英文;④研究型论文、综述等类型的文献。排除标准：①重复性研究；②个
案报道；③meta分析；④与研究主题相关性差的文献；⑤相对远期的研究型文献。
根据文献纳入和排除标准进行筛选，以及对文献全文阅读，选取趋化剂为主导的原位软骨组织工程相关研究，最终选取104篇文献，其中包括87篇英文文献和17篇中文文献。
一、软骨损伤后的趋化反应
膝关节内驻留了大量的SCPCs，主要存在于软骨、滑膜、滑液、骨髓和髌下脂肪等组织的细胞龛处，能够保持自我更新能力，维持膝关节稳态并且在合适的刺激下定向迁移和分化，参与软骨组织损伤修复[16, 18,19,20]。骨髓间质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells, BMSCs）具有多个趋化因子受体，如CC趋化因子受体1~11（CC chemokine receptor 1-11, CCR1-11）、CXC趋化因子受体1~6（CXC chemokine receptor 1-6, CXCR1-6）、CX3C趋化因子受体1（CX3C chemokine receptor 1, CX3CR1)和XC趋化因子受体1（XC chemokine receptor 1, XCR1）[13]，能在多种趋化因子的刺激下定向迁移[15, 21]。当软骨损伤时，缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α, HIF-1α）、促进组织表达趋化因子，如基质细胞衍生因子-1（stromal cell derived factor-1, SDF-1）、生长因子和Toll样受体（Toll-like receptor, TLR）等，能够促进关节周围的SCPCs向损伤部位迁移，参与损伤组织修复[13]。然而，由于募集信
号不足，募集的SCPCs数量有限，所以软骨损伤患者在没有外界干预的情况下，很少能够在结构和功能上完全修复损伤的软骨[16]。因此，充分探究和开发不同趋化剂，增强机体损伤组织募集SCPCs的能力，对于促进软骨组织内源性原位修复尤为重要。
二、趋化剂的种类
（一）趋化因子趋化因子，也称趋化细胞因子，是一个小分子家族（8~10 kDa），根据半胱氨酸残基的数量和间距分为四个亚家族：C趋化因子亚族（C families of chemokines）、CC趋化因子亚族（CC families of chemokines）、CXC趋化因子亚族（CXC families of chemokines）和CX3C趋化因子亚族（CX3C families of
chemokines）[22]。它们参与多种生物学过程，如细胞分化、细胞运动、器官生成和血管生成，还可以激活和指导内源性SCPCs的迁移[15]。下面重点综述不同类型趋化因子对于SCPCs的趋化作用（表1）。 1．基质细胞衍生因子-1SDF-1是很常见的趋化因子，其有两个相似的亚型，即SDF-1α和SDF-1β，可对许多环境，如胚胎发育、组织损伤和缺氧刺激作出反应[13]。一项基于3D微球的体外迁移实验证明SDF-1对人BMSCs的迁移有剂量-反应效应[23]。SDF-1预处理的羟丙基纤维素支架诱导SCPCs的迁移并充满整个支架，从而促进支架与半月板的融合[24]。此外，SDF-1α体外对BMSCs趋化具有剂量依赖性，并且与转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1, TGF-β1）协同作用，在体内促进软骨的形成[25,26]。有趣的是，SDF-1
转基因的活体透明软骨移植物可以序贯释放SDF-1，在裸鼠模型中诱导CD34+内源性干细胞从血液系统归巢到移植物，从而诱发自身修复、促进原位软骨再生[27]。因此，结果证实SDF-1在体内、外均能促进间质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）迁移。 2．单核细胞趋化蛋白-1单核细胞趋化蛋白-1（monocyte
chemoattractant protein-1, MCP-1）是CC趋化因子家族成员，其受体CCR2与单核细胞、巨噬细胞和MSCs向炎症和损伤部位的迁移有关[28,29]。TGF-β激活Smad3和PKC-δ通路，增加MCP-1表达，从而促进大鼠颈动脉损伤模型中MSCs的迁移。此外，MCP-1不仅可以使BMSCs的迁移距离提高约2.5倍，还可以加快其迁移速度[30]。需要指出的是，重组人MCP-1在150~300 ng/ml浓度范围内促进人MSCs迁移，在37.5~75 ng/ml浓度范围内无明显增加[31]。以上研究表明，MCP-1具有很强的募集MSCs的能力。 3．白介素-82008年，Mishima和Lotz[32]发现白介素-8
（interleukin-8, IL-8）能显著促进人BMSCs迁移，而其对人AC细胞迁移无影响。当IL-8浓度为100~200 ng/ml时也显示出类似的结果[31]。Park等[30]研究发现，在体内外，IL-8显著促进人BMSCs迁移，其机制可能与先前报道的经典信号通路有关，包括FAK。重要的是，IL-8可以在体内启动内源性BMSCs归巢，而无促进其增殖作用，因此不会导致恶性肿瘤的形成[30]。此外，IL-8还可以通过上调软骨形成基因，诱导大量软骨组织的形成[33]。这些结果表明，IL-8能促进内源性SCPCs迁移和分化而无致瘤风险，是一种理想的原位软
骨再生趋化因子。
4．巨噬细胞炎性蛋白近年来，越来越多的研究关注巨噬细胞炎性蛋白-1α（mac-rophage inflammatory protein-1α，MIP-1α）对SCPCs的迁移作用。研究发现，当MIP-1α浓度为20~40 ng/ml时能显著促进人BMSCs的迁移[31]。同样地，小鼠BMSCs来源的MIP-1α不仅能促进BMSCs迁移，还能促进血管生成，减少细胞凋亡[34]。此外，Park等[30]发现MIP-3（也称CCL-23）能够在体外（3.4倍）和体内（4.1倍）显著增加BMSCs的迁移数量，MIP-3包被的双相支架通过将内源性MSCs归巢到缺损部位促进了软骨再生（表1）。并且，MIP-3诱导的速度明显优于IL-8和MCP-1诱导的速度。这些研究表明，MIP-1和MIP-3是促进AC再生和修复的有前途的候选趋化分子。 （二）生长因子生长因子通过调节细胞迁移、增殖、分化和存活，在胚胎发育和损伤修复中起着至关重要的调节作用[13, 35]。近年来研究表明，多种生长因子能够促进内源性MSCs的募集、增殖、分化和成熟，因此被用于原位软骨再生[36]。
1．血小板源性生长因子血小板源性生长因子（platelet-derived growth factor, PDGF）是由PDGF-AA/AB/BB/CC/DD五个二聚体组成的多肽二聚体，在胚胎发育和伤口愈合中发挥重要作用[37]。Fiedler等[38]发现PDGF-BB是人类BMSCs特有的，而PDGF-AB可能是与人类成骨细胞最相关的生长因子。他们还发现PDGF-BB较其他二聚体和IL-8具有更好募集人BMSCs的能力[32, 39]。此外，体内研究表明，PDGF-AA和PDGF-BB可极大促进内源性SCPCs向
缺损部位有效迁移，并促进软骨再生和修复[23,40]（表1）。总之，PDGF对不同种属的SCPCs和成体细胞均有较强趋化作用[41,42]，是一种强效的原位软骨再生趋化因子。
2．TGF-β超家族TGF-β和骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）是TGF-β超家族的两个主要成员[13]。前期研究发现TGF-β包括TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3三种亚型，能显著促进人和兔BMSCs和C3H10T1/2（人多能间充质前体细胞系）趋化聚集[43,44,45]。此外，研究证实TGF-β1是促进小鼠BMSCs迁移的主要分子，其促进迁移作用呈剂量依赖性[46]。重要的是，TGF-β既可促进大鼠BMSCs和骨髓细胞的迁移，又可诱导BMSCs向平滑肌细胞分化[28]。在体内，通过将吸附有TGF-β3的胶原水凝胶生物支架植入家兔肱骨头缺损中，归巢的内源性细胞可以再生整个关节的关节面[47]。此外，TGF-β3联合机械生长因子（mechano growth factor, MGF）在体外可协同促进人BMSCs迁移，并且TGF-β3/MGF功能化的丝素蛋白支架可以在体内促进内源性BMSCs迁移和成软骨分化[48]。另外，BMP-2、BMP-4和BMP-7也可促进人BMSCs在体外的迁移[32,49]。综上所述，TGF-β超家族信号分子因其强大的SCPCs募集能力而有望成为原位软骨再生的因子。
3．胰岛素样生长因子2008年，Mishima和Lotz[32]发现胰岛素样生长因子-1（insulin-like growth factor-1, IGF-1）在高浓度（50 ng/ml）时可促进人BMSCs迁移，而对软骨细胞无影响。此外，软骨外植体迁移实验表明，从聚乳酸-共-乙交酯（PLGA）/聚-ε-己内酯
（PCL）网状物中释放IGF -1可促进软骨细胞迁移[50]。体内实验结果进一步表明，支持性基质和细胞募集因子相结合的方法促进了软骨再生，改善了临床结果。此外，100 ng/ml IGF-1和钝性创伤后的关节液上清对AC祖细胞有明显的刺激作用，表明损伤组织可能通过浓度梯度的趋化因子启动内源性细胞归巢[51]。在体外凝胶-凝胶实验中，肝素结合的IGF-1（HB-IGF-1）也促进了人BMSCs的迁移，使其成为软骨再生和修复的有前途的候选者。
4．血管内皮生长因子近年来，学者们探究了血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）对人BMSCs趋化作用。Fiedler等[52]研究发现，VEGF-A可能通过结合特异性受体VEGFR-1和VEGFR-2，促进人BMSCs迁移，并且呈剂量依赖性。只有适量浓度的VEGF与BMP-4协同作用，才能募集SCPCs迁移到缺损处，同时促进骨愈合，因为过量VEGF可能会促使内源性MSCs向内皮细胞方向分化，减少成软骨和成骨分化[52]。此外，当暴露在低氧条件下时，小鼠BMSCs增加VEGFR-A表达，其体外迁移活性得到增强[53]。然而，Naaldijk等[54]和Ponte等[55]却发现，VEGF未能显著促进人BMSCs迁移。因此，需要进行更多的研究来阐述VEGF分子在SCPCs归巢中的作用。
5．成纤维细胞生长因子体外研究报道，成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor, FGF）对BMSCs有很强的趋化作用[54, 56]。有趣的是，人BMSCs的迁移结果显示相对于促红细胞生成素（EPO）（1.3倍）、SDF-1（1.7倍）和VEGF（1.8倍），FGF
的趋化作用最强（2.3倍）[57]。仅暴露于FGF-2一天就足以启动内源性BMSCs的软骨分化和迁移，促进兔软骨缺损再生[58]。然而，有研究表明，bFGF对人AC细胞和BMSCs的迁移无显著影响[32,54]。这可能是因细胞状态和培养条件差异所致。综上所述，FGF在原位软骨再生和修复方面有相当大的前景。
6．肝细胞生长因子肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor, HGF）在体外可刺激人MSCs、人成纤维细胞和兔MSCs迁移[56, 59]。先前的一项研究表明，HGF因子是一种有效的生长因子，能促进兔软骨细胞的迁移、增殖和蛋白多糖的合成[60]。HGF通过激活HGF/c-met、MAPK/ERK1/2和PI3K/AKT信号通路促进肌腱源性MSCs迁移和增殖，但抑制成骨[61]。然而，Al-Sowayan等[62]研究发现，即使是高浓度HGF对绒毛膜MSCs的迁移也没有影响。因此，需要进行更多的研究来确定HGF能否在体内促进内源性干细胞迁移。 7．表皮生长因子表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF）的相关受体（EGFR）广泛表达于上皮和间质细胞，具有多种功能，包括迁移、分化、去分化和蛋白分泌[63]。在体外，EGF可以促进人、兔和大鼠的BMSCs迁移[56, 64]。值得注意的是，EGF不仅能诱导BMSCs的迁移，而且能促进其增殖，这意味着增殖和迁移可以同时发生[56]。此外，肝素结合EGF（HB-EGF）可以刺激人和兔BMSCs的迁移，并显著增强脂肪间质干细胞（adipose derived mesenchymal stem cells, ADSCs）的迁移、增殖和自我更新活性
[56,57,58,59,60,61,62,63,64,65]。基于上述证据，EGF是一种有前
景的、通过内源性细胞归巢再生软骨的生长因子。
（三）富含血小板的血浆富含血小板的血浆（platelet-rich plasma, PRP）含有丰富的细胞因子和生长因子，已经证明不同浓度的PRP能显著促进人软骨祖细胞的迁移和成软骨分化[66,67,68]。值得注意的是，通过不同的制备方法获得的PRP在调节人MSCs的迁移、增殖和软骨分化方面显示出不同的潜力，这解释了临床PRP研究结果的差异性[69]。此外，可光交联的PRP水凝胶通过控制PDGF、TGF-β和FGF等生长因子的释放，促进软骨细胞和BMSCs的迁移和增殖，从而实现一体化的透明软骨再生和修复[70]。Liang等[71]发现，血小板源微粒可以介导软骨早期病变中间质干细胞的关节内归巢。这些结果表明，PRP可以通过将内源性干细胞归巢到缺损处并促进细胞增殖和分化，因此是一种非常有前景的促进AC原位再生趋化剂。
（四）促红细胞生成素Nair等[72]研究发现，与对照组相比，促红细胞生成素（erythropoietin, EPO）触发的BMSCs迁移在体外是对照组的8倍，在体内是对照组的3倍。同样，Hakamivala等[73]研究表明，EPO不仅可以促进内源性BMSCs的迁移，而且还可以减轻炎症反应，促进兔软骨损伤的修复。然而，单纯的EPO对人类ADSCs的迁移没有显著促进作用，但当其与BMSCs结合可以通过减少坏死、调节细胞功能、招募干细胞和减轻炎症，改善局部微环境，从而促进猪的骨软骨愈合[74]。
（五）功能性多肽近年来，文献报道一些功能肽可以调节MSCs的归巢和贴附（表1）。Liu等[75]报告的SKP肽能显著提高人ADSCs的
增殖、迁移和分泌生长因子的能力。Sun等[17]进一步研究表明，SKP肽修饰的猪来源的脱细胞软骨细胞外基质（DCM）支架在体外募集兔BMSCs的数量提高约2倍，体内募集内源性SCPCs数量提高约4倍。另一种名为骨髓归巢肽1（BMHP1）的肽，在体外能促进BMSCs的募集、贴附和增殖[76]。而且BMHP1肽功能化的DCM支架可以促进内源性BMSCs向软骨缺损的迁移，同时为迁移的细胞提供合适的向软骨细胞分化、成熟的微环境，以促进软骨损伤修复[77]。此外，通过噬菌体展示技术合成的BMSCs特异性亲和肽E7、连接蛋白N末端肽和IGF-1来源的Ec肽和滑膜间质干细胞亲和肽L7，体内和体外实验均证明了其强大的募集SCPCs能力[78,79,80,81]。并且，将E7肽连接到壳聚糖/脱钙骨基质支架或无细胞腹膜基质支架上，均促进内源性BMSCs归巢到缺损处，促进AC的再生和修复[82,83]。综上所述，这些功能性的归巢肽、贴附肽和可连接肽具有稳定性好、成本低、操作简单等优点，是一种可供选择的趋化分子。
（六）外泌体外泌体是一种由细胞分泌的大小约40~100 nm的双层磷脂膜囊泡，主要在细胞间传递蛋白质、核酸和生物活性脂质[84]。自MSCs和心肌祖细胞来源的外泌体已被证实可以通过促进内皮细胞的迁移而有利于抵抗心肌缺血再灌注损伤和促进再生以来，越来越多的研究开始探索不同MSCs来源的外泌体对不同组织再生和修复过程的影响[85,86,87,88]。人脐带来源的外泌体通过促进皮肤细胞的迁移和增殖，显著促进了大鼠皮肤烧伤模型的皮肤创面愈合[89]。有趣的是，低氧条件下MSCs来源的外泌体比常氧条件下的外泌体能够更好
地促进骨折再生，其机制是通过传递miR-126促进细胞迁移、增殖和血管生成[89]。此外，MSCs外泌体通过促进内源性软骨细胞迁移和增殖对软骨再生有积极作用；但这些作用可通过阻断AKT通路或ERK磷酸化来抑制[90]。并且，BMSCs衍生的外泌体包埋纤维蛋白通过促进内源性肌腱SCPCs的迁移和增殖显著促进肌腱再生。总之，结果表明，MSCs来源的外泌体可以促进SCPCs迁移[91]，是一种很有前景的趋化剂。
（七）核酸适配体核酸适配体是一小段单链DNA或单链RNA残基，具有独特的三级结构，使其能够特异性地识别同源分子靶标[92]。近年来，通过指数富集配体系统进化技术（SELEX）筛选的DNA适配体Apt19S被鉴定为能够特异性识别人类多能干细胞[93]。进一步的研究表明，Apt19S修饰的支架在体外和体内均能显著地募集BMSCs，从而促进大鼠和兔模型的骨软骨缺损再生[94]。此外，一种对BMSCs具有高亲和力和特异性的新型DNA适配体HM69被筛选出来，HM69衍生的纳米粒子可以显著地募集和捕获内源性MSCs，取得了良好的骨再生修复效果[95]。因此，这些研究证明核酸适配体是一种新型强效的细胞趋化剂。
（八）其他趋化性分子除了以上所描述的趋化剂之外，学者们不断探究，相继发现了新的趋化性分子。Liu等[96]研究发现，硬脂酸甲酯促进间质干细胞并加速软骨缺陷修复。Yang等[97]和Shi等[98]研究发现一种小分子有机化合物kartogenin（KGN）不但可以诱导BMSCs分化为软骨细胞，而且可以促进其迁移。
三、趋化剂的递送装置
有效地动员内源性干/祖细胞到损伤的软骨对于再生非常重要。由于趋化剂在体内半衰期短、直接注射后存在过度炎症反应，所以选择合适的趋化剂递送方式以实现趋化剂在合适的时间、特定的部位达到有效的趋化浓度对于持续促进内源性SCPCs迁移必不可少。同时，这种递送装置应当具有良好的生物相容性、可生物降解性、无毒、药物的可控释放、良好的细胞贴附和增殖特性以及机械稳定性。
根据趋化剂与递送装置的结合方式，可以将其分为共价结合和非共价结合，而非共价结合又可以分为物理吸附、包封和离子络合（图2）。共价结合指使用连接物或直接偶联的共价结合策略可以在特定位点更长时间保留趋化剂（图2A）。例如PFS和SKP肽被共价连接到RADA16-I自组装肽的C末端，形成功能性纳米纤维水凝胶，并促进MSCs在体内外的迁移，从而促进原位软骨再生[17,77]。
图2 用于软骨再生的趋化剂递
送系统 A 通过共价键连接载体基质和趋化剂 B 通过海绵状基质（如胶原、明胶或丝素）中的物理相互作用吸附趋化剂 C 通过物理
包封作用将趋化剂固定在基质中 D 趋化剂与带相反电荷基质的离子络合作用
基于物理吸附作用的递送装置主要包括高分子支架、海绵状支架（如胶原、明胶、丝素蛋白等），对周围环境敏感，存在明显的突释现象[16]（图2B）。例如，TGF-β3或MGF可被胶原或丝素蛋白支架吸附，15 d后累积释放65%，30 d后累积释放约75%，增加内源性MSCs向缺损区的迁移[47,48]。
物理包封指将趋化剂包裹在微球支架、电纺丝支架或水凝胶中，并且其伴随递送基质的降解和扩散而释放，也存在明显的突释现象（图2C）。例如，通过静电纺丝将IGF-1包裹在PLGA/PCL网状支架中，并在最初的24 h内呈现爆发性释放（83.6%），随后持续释放3周[51]。此外，将EPO包裹到透明质酸微球支架中，以控制EPO的释放长达100 h，在前4 h内快速释放（55%），可招募内源性BMSCs并抑制炎症反应[73]。
趋化剂与载体基质的第三种可能的非共价结合策略是通过离子络合，释放行为由离子交换决定（图2D）。具有不同等电点的趋化剂可用于与带电基质的多离子络合，包括壳聚糖、明胶、海藻酸盐、透明质酸和合成聚电解质[16]。
不同的趋化剂和载体基质具有不同的性质，因此应当综合考虑二者的特性以及相互结合方式，选择合适的趋化剂递送装置，以实现更好的药物递送，指导原位软骨损伤的再生与修复。
四、结论与展望
通过募集内源性SCPCs进行原位软骨组织再生的仿生工程策略主要涉及三个阶段：SCPCs募集，SCPCs分化和新组织成熟[13]。第一阶段必须导致募集足够数量的能够实现软骨组织再生的SCPCs。而内源性SCPCs募集的挑战之一是选择合适的趋化剂。近年来，不同种类的趋化剂，如趋化因子、生长因子、EPO、PRP、功能多肽、外泌体和核酸适配体等被广泛研究[16]。值得注意的是，在选择相应趋化剂时，不但要考虑其对干细胞的趋化作用，而且也要考虑到其不良反应，如过度激活炎症反应、加速软骨细胞外基质分解代谢、体外阻碍成软骨分化以及诱导细胞凋亡等[99]。生长因子可能也会有不良反应，如HGF可以抑制MSCs细胞增殖并且使其丧失干细胞表型或者过量的TGF-β会导致骨赘形成[44]。因此，趋化剂应当满足以下几点要求：①可以募集足够多的SCPCs用于软骨再生；②募集的细胞不能干扰再生过程；③不能干扰软骨组织再生的后续步骤。这对于实现AC原位再生至关重要[13]。
目前，关于SCPCs的归巢机制尚不明确，尤其是对SCPCs的动员机制[100,101]。详细了解这些机制将有助于我们通过趋化剂递送系统促进内源性细胞的迁移，为原位软骨再生提供新的策略。同时，因缺乏相应的干细胞标记物，故很难在体内监测SCPCs的迁移路径。虽然有很多体外研究证实多种趋化剂可以募集SCPCs，但体外很难模拟AC
损伤后的微环境。因此，迫切需要发展合适的动物模型和活体细胞示踪技术来研究、追踪体内宿主SCPCs，并阐明其归巢机制[15,99,102]。
选择合适的趋化因子递送装置也至关重要[15]。单纯的趋化剂在体内容易被酶消化，半衰期较短，而短时间大量注射又会引起过度炎症反应等[16,103]。此外，趋化剂对于SCPCs的趋化作用呈现剂量依赖特性，所以只有在合适的时间、特定的空间、精准地释放趋化剂以形成有效的募集SCPCs浓度梯度。因此，开发合适的趋化剂递送装置对于成功实现分子递送、发挥募集SCPCs效应非常重要。必须强调的是，趋化剂递送系统应具有良好的生物相容性、生物可降解性、无毒、药物的可控释放、良好的细胞贴附和增殖特性以及机械稳定性[16, 104]。
相信经过学者们不断探索和努力，一定会不断完善趋化剂介导的原位组织工程技术，取得新的突破，使得其在软骨损伤再生领域广泛应用，造福广大患者。
2024趋化剂介导的原位组织工程技术再生关节软骨的研究进展(完整版)
