生命科學儀器: 微生物細胞培養儀器芯片

骨類器官代表了骨生物學、生理建模和再生醫學領域的變革性進展

時間：2026/3/30閱讀：99

北京基爾比公司作為BiomimXS.r.l.正式批準在中國的戰略合作伙伴，將負責其全系列產品線的市場推廣、銷售及售后技術支持。

原文由首都醫科大學附屬北京口腔醫院與清華大學機械工程系、復旦大學附屬上海口腔醫院合作完成的醫工交叉綜述，發表于《Small Structures》2026年第7期。

文章系統闡述了骨類器官（Bone Organoids）這一前沿技術——通過干細胞自組織形成的3D微骨組織，能夠精準模擬天然骨的結構、細胞組成及功能特性。免費線上培訓—BiomimX類器官芯片在疾病模型與藥物評價中的前沿應用

相比傳統骨組織工程依賴外源誘導，骨類器官依托微環境驅動的發育模擬機制，在骨再生、疾病建模和藥物篩選方面展現獨特優勢。

骨類器官通過整合干細胞、生物材料與3D打印、基因編輯等技術，構建了高度仿生的骨微環境平臺，為破解骨缺損修復、骨質疏松、骨腫瘤等臨床難題提供了新策略。文章同時指出，血管化、免疫微環境整合及機械性能優化仍是未來需攻克的關鍵挑戰，強調標準化與臨床轉化對推動該技術從實驗室走向應用的重要性。

一、骨類器官的定義與特征

1.1 定義：骨類器官是由干細胞或祖細胞自組織形成的、具有自我更新能力的3D微骨組織，能夠準確再現天然骨組織的基因型和組織學特征（包括生理或病理狀態）。

1.2 核心特征：

1）結構特征：重現天然骨的復雜3D"細胞-基質"結構，形成骨小梁樣結構，伴有礦化

2）細胞多樣性：整合成骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞、紅細胞、內皮細胞、脂肪細胞等多種細胞

3）功能模擬：具備造血功能、血管網絡、神經支配等

4）發育模擬：能夠重演軟骨內成骨等發育過程

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二、構建策略（三大要素）

要素	具體內容
細胞選擇	干細胞（MSC、iPSC、骨膜來源祖細胞）、骨譜系細胞（成骨細胞、破骨細胞）、支持細胞（內皮細胞、神經元、免疫細胞）
生物材料	天然材料（膠原、透明質酸、纖維蛋白）、天然衍生改性材料（dECM、脫礦骨紙）、合成材料（羥基磷灰石、GelMA、DNA水凝膠）
特殊技術	3D生物打印、基因工程、機械加載刺激

參考文獻Small Structures, 2026; 7:e202500832

三、與傳統骨組織工程的關鍵區別

對比維度	骨類器官	傳統骨組織工程
核心機制	依賴干細胞自組織和微環境驅動的分化，模擬自然發育過程	依賴外源性誘導方案
骨再生方式	快速、有序的組織化骨形成	難以復制復雜的階段性發育過程
結構功能	更好的結構整合和功能成熟度	整合和功能受限
臨床應用	可發展為"即用型"產品，促進大段骨缺損愈合	供區并發癥、整合不佳等問題

四、主要應用領域

4.1. 骨再生應用

軟骨類器官雙重作用：作為軟骨修復組織，或作為骨修復的臨時模板（通過軟骨內成骨）

血管化骨再生：模擬血管侵入過程，促進營養運輸和成骨

骨軟骨一體化修復：雙相結構實現軟骨-軟骨下骨同步再生

4.2. 疾病機制研究

遺傳性疾病建模：COL2A1突變（軟骨發育不全）、COL1A1突變（成骨不全）等

炎癥與纖維化：模擬骨髓炎癥微環境、骨髓纖維化

骨腫瘤模型：保留腫瘤異質性和天然特征的PDO模型

骨代謝研究：骨重建機制、失用性骨質疏松等

4.3. 藥物篩選

高通量藥物測試平臺（可適配96/384孔板格式）

基因治療靶點驗證（如骨質疏松的SHN3基因沉默）

個性化醫療：患者來源類器官預測治療反應

五、當前挑戰與未來方向

挑戰	未來發展方向
細胞組成，無法復制天然骨的全部細胞譜系	多組織整合模型（骨-軟骨-滑膜等）
缺乏功能血管網絡限制營養/氧氣輸送	血管化骨類器官、器官芯片技術
免疫微環境構建困難	整合免疫系統的復雜模型
機械強度仍低于天然骨	優化支架材料和制造技術
缺乏系統性生理反饋（神經內分泌循環）	"Parabiosis, Assembloids, Organoids (PAO)"框架
標準化和可重復性問題	社區范圍的質量控制標準和多批次驗證

六、核心結論

骨類器官代表了骨生物學、生理建模和再生醫學領域的變革性進展。其獨特優勢在于：

a.生物學忠實度：通過自組織機制更真實地模擬天然骨發育和微環境

b.功能整合性：實現結構、細胞、分子和生理層面的多維度模擬

c.轉化應用潛力：在疾病建模、藥物篩選和再生治療方面展現巨大前景

然而，標準化、可重復性和患者特異性模型開發仍是需要克服的關鍵障礙，需要進一步優化以推動臨床轉化應用。

七、邀請函

附：免費線上培訓—BiomimX類器官芯片在疾病模型與藥物評價中的前沿應用

2026年2月10日，歐洲宣布成立微生理系統產業聯盟——IAMPS（Industry Alliance for Microphysiological Systems），BiomimX Srl公司是該研究聯盟IAMPS的成員單位。其核心產品BiomimX uBeat®類器官芯片已在《Nature Biomedical Engineering》（影響因子為26.6），《Lab on a Chip》等國際期刊發表多項研究成果。

2026年3月，類器官與器官芯片，被納入我國十五五規劃，并明確列入“超前部署面向2035的國家重大科技項目"。

精彩內容預告:

①模擬心肌纖維化病理特征，預測化合物QT間期延長及促心律失常風險

②整合人源糞便微生物組與腸道蠕動，預測黑色素瘤患者對免疫檢查點抑制劑的治療反應

③構建特發性肺纖維化的機械活性體外模型

④模擬超生理壓縮誘導的骨關節炎表型

北京基爾比公司作為BiomimXS.r.l.批準在中國的戰略合作伙伴，將負責其全系列產品線的市場推廣、銷售及售后技術支持。為國內制藥企業、科研機構及CRO機構提供從設備操作、模型構建到數據分析的全流程支持，助力中國客戶借助國際前沿的類器官芯片平臺，提升新藥研發的效率和成功率。

2026年4月9日星期四下午15：30-16：30（北京時間），敬請聯系，免費線上參會！

有中文同傳工作人員，現場翻譯
申請參會人員，網絡會議號，請聯系北京基爾比獲取：

附：

北京基爾比生物科技公司主營產品：

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