早在2000年，時任聯(lián)合國秘書長Kofi Annan倡導，21世紀的第一個十年是“骨與關節(jié)的十年”，旨在推動人們對骨與關節(jié)疾病，尤其是骨關節(jié)炎的認識與關注。據(jù)估計，到2020年，全球50歲以上老齡人口將比目前翻一番，其中50%的老人都受到骨關節(jié)炎（Osteoarthritis）的困擾。目前對骨關節(jié)炎治療最有效的方法是人工關節(jié)置換術。但是，因為感染性炎癥、磨損碎屑導致的慢性非感染性炎癥等原因，目前的人工關節(jié)壽命僅為10~15年。另外，由于人工關節(jié)假體不能隨著宿主骨的變化而塑形，長期使用后不能適應新骨的動態(tài)變化，必然會導致松動，這似乎是人工關節(jié)的死穴。對于那些年齡低于65歲，以及需要使用更長時間的年輕患者來說，這將意味著他們不得不接受翻修手術，而翻修后的效果通常遠遜于首次植入。以上的種種問題使人們需要尋找新的突破口，而組織再生技術則提供了一種新的視角。

    組織再生的通常手段是體外細胞輸送（cell delivery）。所謂細胞輸送，就是在體外培育足量的干細胞，然后通過直接注射或者粘附于基質(zhì)上的方式將其轉(zhuǎn)移到體內(nèi)，以發(fā)揮修復組織的作用，猶如在人體境外訓練好細胞軍隊，然后空降到戰(zhàn)場一樣。雖然這種方法在很多領域都展示出了替代損壞的細胞組織的前景，但是在轉(zhuǎn)化成臨床治療手段時卻遭遇了許多障礙。比如，每一種組織都是有兩種甚至多種不同的干細胞分化而來，而實際上，我們在體外同時培育出兩種不同的干細胞形成緊密、有序的組織是很困難的。人們還不能在體外培養(yǎng)出結(jié)構(gòu)完整的成熟組織。其他問題還涉及從免疫排斥、抗原呈遞、潛在致癌性，到包裝、儲存、運輸環(huán)節(jié)，以及臨床使用和調(diào)控方法等一系列瓶頸。

    在Lancet雜志發(fā)表的《通過細胞歸巢實現(xiàn)兔子滑膜關節(jié)軟骨的再生：概念性研究的一項有力證據(jù)》一文中，美國Columbia大學醫(yī)學中心組織工程與再生醫(yī)學實驗室的Chang H Lee博士等人證明，通過體內(nèi)細胞歸巢（cell homing）的方法就能完成兔子滑膜關節(jié)軟骨的再生過程，而不需要人工細胞輸送（cell delivery）。

    所謂細胞歸巢是指體內(nèi)的細胞可以通過信號轉(zhuǎn)導、趨向性地遷移、粘附等方式，最終定位于特定靶組織的過程，就像人體內(nèi)的細胞士兵接到命令后，自動開赴前線去作戰(zhàn)一樣。通過這種方式，Chang H Lee成功跨越了這些障礙，不僅為解決年輕患者關節(jié)置換壽命問題帶來了曙光，也為干細胞和組織再生技術的臨床應用開辟了全新的思路和前景。

    研究者選擇骨骼已完全發(fā)育成熟的兔子（骨骺已閉合）為實驗對象，用激光掃描來獲取兔子近端肱骨關節(jié)表面數(shù)據(jù)，并在計算機中重建其三維形態(tài)，然后用聚ε-己內(nèi)酯（poly-ε-caprolactone）和羥基磷灰石（hydroxyapatite）復合物制造解剖上與之相符的生物支架（bioscaffold），并在支架中充填上含有TGFβ3（轉(zhuǎn)化生長因子β3，一種具有促進細胞粘附以及分化作用的細胞因子）或不含有TGFβ3的膠原水凝膠（hydrogel）。他們通過手術完全切除其近端肱骨頭的關節(jié)軟骨，然后為它們置換上含有或不含有TGFβ3的生物支架。在實驗第1~2周、3~4周、5~8周時分別評估兔子的運動和負重情況。術后4個月時，手術取出再生的軟骨組織，用以評估表面裂痕、厚度、軟骨細胞數(shù)量、Ⅱ型膠原蛋白和蛋白多糖（aggrecan）的含量，以及其他機械性能。

    研究人員把兔子隨機分成3組，包括實驗組、對照組和空白組，所有兔子的近端肱骨頭軟骨都被完全切除。實驗組10只兔子，進行了含TGFβ3的生物支架植入，對照組10只兔子接受了不含TGFβ3的生物支架物植入，空白組3只兔子進行了肱骨頭切除術，而未植入生物支架。我們來看這一實驗的神奇結(jié)果：

    ①實驗組所有動物術后3~4周即可開始完全負重和運動，比對照組運動更加頻繁和持續(xù)，而空白組動物則一直保持跛行狀態(tài)；

    ②術后4個月，含TGFβ3的實驗組假體支架物的關節(jié)面已被透明軟骨完全覆蓋，不含TGFβ3的對照組假體關節(jié)面僅有局部的軟骨形成，而在空白組則沒有軟骨形成；

    ③實驗組的再生軟骨與對照組相比，在Ⅱ型膠原蛋白以及蛋白多糖基質(zhì)中的軟骨細胞分布更加均勻一致，并且厚度更大（p=0.044），密度更高（p<0.0001），具有顯著差異；

    ④實驗組軟骨的壓縮性能以及剪切性能與正常軟骨無顯著差異，卻比對照組再生軟骨的表現(xiàn)明顯更好；

    ⑤所有的再生軟骨都是無血管的，其再生的軟骨下骨質(zhì)含有豐富的血管網(wǎng)，但實驗組再生軟骨中，通過TGFβ3歸巢的干細胞比對照組無TGFβ3而自動歸巢的干細胞大約多130%。

    在隨后的討論中，作者談到，該實驗的結(jié)果表明：滑膜關節(jié)的透明軟骨可以通過細胞歸巢的方法來實現(xiàn)，同時兩種不同的組織（無血管的透明軟骨和血管豐富的軟骨下骨質(zhì)）都得到了再生，很好的解決了體外培養(yǎng)多種干細胞的問題。他們進一步的分離了再生軟骨和軟骨下骨質(zhì)中的細胞，并通過對蛋白表達的分析，認為這兩者的細胞來源是不同的。前者可能來源于滑膜干細胞或前體細胞，而后者來源于骨髓干細胞或前體細胞。作者還指出，本實驗的成功可能歸功于生物支架（bioscaffold）的多孔結(jié)構(gòu)，其含有直徑200~400μm互相通連的微管單位，使得歸巢來的干細胞得以存活。

    研究者們正試圖用這種方法開展治療骨性關節(jié)炎的臨床實驗。也許，在不久的將來，患者將獲得完好如初的關節(jié)軟骨，而不是壽命有限的人工關節(jié)。不僅如此，正如作者在文章最后所指出的那樣，既然關節(jié)軟骨如此難以修復的組織都可以再生，我們有理由相信，其它組織也可以通過細胞歸巢的方法實現(xiàn)，從而為創(chuàng)傷、骨壞死、骨腫瘤等患者帶來福音。