◎苏佳灿

随着全球老龄化加剧，骨衰老如骨质疏松与骨关节炎等已成为全球性疾病，严重威胁人类健康。骨衰老是一个多组织/多维度的复杂过程，目前治疗缺乏系统观且与临床治疗脱节，例如骨质疏松性骨折的危害性被严重低估，临床治疗存在三大误区（认识误区、理念误区、技术误区），导致治疗效果差，成为世界性难题。

骨关节炎发病存在三大因素，包括机械因素、代谢因素和炎症因素，这三大因素相互影响，治疗缺乏针对性，当前并无确定有效的治疗策略。目前，传统骨衰老研究存在诸多局限，体外传统的细胞培养无法模拟骨生态位中的复杂微环境，体内研究小鼠等非人类物种无法在人体上复现结果。因此，如何突破传统体内外研究局限，延缓骨衰老成为关键问题。

类器官是通过干细胞自组织方式，在体外三维培养条件下分化形成的有功能的组织复合体。类器官技术是目前人类疾病研究的临床前模型，是临床治疗的新手段。此外，骨类器官是以活性材料为基础、由干细胞（如骨骼干细胞、胚胎干细胞）或祖细胞定向分化而成的具有仿生空间特征的自我更新、自组装的微骨组织（如成骨细胞、破骨细胞等）。

然而，当下骨类器官细胞成分和比例与天然骨组织相差甚远，骨类器官技术的发展仍处于起步阶段。因此，我们基于细胞-材料互作，借助细胞培养与材料构建技术，首次提出了骨类器官的构建策略与构建要素，包括基质胶（天然基质胶、人工合成基质胶、智能响应基质胶）、活性支架（有机生物活性支架、无机生物活性支架、复合生物活性支架）、调控因子（生长因子、细胞因子、细胞外囊泡），系统性展望了骨类器官应用场景，为硬组织再生修复指明了研究方向。

然而，传统类器官构建策略面临成本高、周期长、成功率低的痛点，利用人工智能技术与机器学习算法发展更加高效率、高精度的虚类器官构建策略对于提升类器官构建效率和生物学性能、加速类器官发展和临床应用进程具有重要意义。基于此，我们批判性地总结了类器官构建与应用面临的挑战，包括血管化、免疫化、系统化、技术化以及伦理法律挑战等。最终，我们创新性地提出了“类器官1.0”（神似，从无到有，实现功能具备）、“类器官2.0”（形似，从有到强，实现神形兼备）、“类器官3.0”（胜似，又快又好，实现快速制备）的概念。我们希望基于材料生物学效应，结合人工智能技术，研发新型生物材料基类器官，为系统性揭示器官衰老新机制、突破疾病治疗瓶颈、实现高效修复夯实基础。

（作者系上海交通大学医学院附属新华医院骨科主任）