标题：Achyranthes bidentata-functionalized bone organoids enhance bone defect repair

期刊： Materials Today Bio（IF11）

DOI： 10.1016/j.mtbio.2026.103716

时间：2026.9.28

研究背景

一直以来，大块骨缺损是骨科重建的难题，亟需能恢复组织结构、支持成骨成熟、又具备临床可扩展性的再生策略。骨髓间充质干细胞(BMSC)来源的骨类器官能模拟成骨微环境，但存在着受血管化不足等问题。既往研究发现，传统中药牛膝（AB）具有促骨形成、抗骨吸收的潜力，但其能否作为类器官的成骨再生载体尚不明确。

关键发现

本研究将传统中药牛膝整合进BMSC来源的骨类器官，构建了AB-骨类器官，并从细胞、类器官、大鼠骨缺损、临床队列等层面进行验证，揭示了牛膝功能化骨类器官可促进骨缺损修复，核心发现如下：

剂量与机制：通过浓度梯度筛选AB，确定200μg/mL为工作浓度，ERK/MAPK部分介导促成骨作用。在 0–400μg/mL浓度中，200μg/mL的AB能促进BMSC活力、增殖、ALP 活性、ARS 矿化和成骨基因表达；400μg/mL时促增殖效果减弱。AB增加ERK1/2磷酸化，ERK/MAPK抑制剂PD98059可部分抑制该激活，并削弱AB增强的ALP活性和矿化，提示ERK/MAPK 信号部分贡献于AB的促成骨效应；

骨类器官实验：将AB纳入三维骨类器官培养，生成AB-骨类器官，AB加速类器官成熟，成骨输出优于单层培养和未处理类器官。与未处理骨类器官相比，AB-骨类器官表现出更强的活力、更高的碱性磷酸酶（ALP）活性和茜素红 S（ARS）染色、更多的 COL-I 沉积及更强的成骨标志物表达。功能上，AB-骨类器官优于常规单层 BMSC 和未处理骨类器官，表明AB在类器官微环境中建立了更强的成骨微环境；

大鼠实验：在5mm的大鼠临界尺寸颅骨缺损模型中，植入AB-骨类器官12周后，较未处理类器官或空缺损，可显著改善新骨形成、缺损桥接、胶原基质沉积和成骨标志物表达。Micro-CT 显示 BV/TV、BMD、Tb.Th、Tb.N 增加，Tb.Sp 降低；H&E 和 Masson 染色显示更多骨填充和更有序胶原沉积，COL-I、OPN、OCN 阳性表达更丰富；

临床关联：作为探索性临床延伸，分析了一个回顾性胫骨骨折术后队列，发现术后口服 AB与更短的影像学愈合时间、更高的mRUST评分、更低的疼痛和更好的下肢功能相关。

研究意义

· 构建中药牛膝AB-骨类器官，揭示了其可增强成骨成熟并改善骨修复，为中药活性成分驱动的骨类器官研究提供依据。