?? 研究背景

類風濕性關節炎（RA）中滑膜與軟骨之間的相互作用尚未在人類來源的三維微流控模型中得到模擬。現有模型多為2D或非人類細胞系，無法真實反映人類疾病中滑膜-軟骨軸的交互作用。

?? 研究目的

建立一種基于人類患者來源的滑膜-軟骨共培養芯片模型，用于研究關節炎中滑膜與軟骨之間的**雙向組織級串擾（reciprocal cross talk）。

?? 實驗設計

（1）模型結構：微流控芯片中包含兩個獨立腔室，分別培養：

- 滑膜類器官：由RA患者滑膜成纖維樣細胞（FLS）構建；

- 軟骨類器官：由健康人軟骨細胞構建；

（2）培養方式：兩類器官通過可溶性因子進行分子交流，無直接細胞接觸；

（3）評估指標：

- 類器官形態、結構、活性；

- 細胞因子（IL-6、IL-8、MMP-13、VEGF）分泌水平；

- 軟骨表型維持（Col II/Col I、AGC/Col I比值）；

- 細胞定位精度與重復性。

? 關鍵發現

1. 類器官構建成功：

- 滑膜類器官在2 mm腔室中形成、球形結構；

- 軟骨類器官在纖維蛋白凝膠中保持良好活性與表型。

2. 共培養效應：

- 與滑膜類器官共培養后，軟骨類器官面積增加約22%；

- 軟骨細胞圓度保持更好，提示表型更穩定；

- VEGF分泌顯著下降，提示滑膜-軟骨串擾可抑制軟骨退化相關因子。

?? 創新點

- 將人類來源滑膜與軟骨類器官整合于微流控芯片中；

- 實現了無細胞接觸的滑膜-軟骨雙向組織級通信；

- 提供了高重復性、可成像、可定量的關節炎研究平臺。

滑膜類器官和軟骨類器官的培養條件有何不同？

滑膜類器官培養偏向炎癥/成纖維環境，軟骨類器官則依賴軟骨誘導因子和低血清環境。在共培養系統中，需采用折中培養基（如10% FCS + 無TGF-β3）以平衡兩者需求

項目

滑膜類器官（Synovial Organoid）

軟骨類器官（Cartilage Organoid）

細胞來源

RA患者來源的成纖維樣滑膜細胞（RA-FLS）

健康人原代軟骨細胞

基質類型

Matrigel（基質膠）

50 mg/mL 纖維蛋白（Fibrin）凝膠

培養基

DMEM + 10% FCS（胎牛血清）

軟骨分化培養基（如含TGF-β3）或1% FCS + TGF-β3

關鍵生長因子

不需要TGF-β3，反而會被其抑制

依賴TGF-β3（推薦10 ng/mL）促進軟骨表型維持

血清濃度

高血清（10%）以維持滑膜細胞活性和結構

低血清（1%）或無血清以減少成纖維樣分化

TGF-β3影響

抑制類器官形成，誘導纖維化樣結構

促進軟骨形成和ECM沉積

共培養折中方案

使用10% FCS基礎培養基，避免TGF-β3

同樣使用該條件，犧牲部分軟骨誘導效率

?? 應用前景

1. 可用于研究滑膜炎癥如何影響軟骨退化；

2. 支持藥物篩選與個體化治療研究；

3. 為人類關節炎機制研究提供更具生理相關性的體外模型。

Kirkstall Quasi Vivo®類器官串聯芯片3D仿生共培養系統

Kilby Gravity 微重力培養系統