50万元！中山大学拟转让一种模拟肥胖人群膝骨关节炎的动物模型建立方法

近日，中山大学发布科技成果转化公示，学校拟将“一种模拟肥胖人群膝骨关节炎动物模型的建立方法和应用”相关专利转化给深圳精诚生命科学有限公司使用，转让费为50万元。该专利的发明人为王佳力教授及其团队。

图片来自中山大学官网

本次专利的受让方为深圳精诚生命科学有限公司，是一家聚焦生物医药与再生医学领域，以3D打印活性可降解骨修复材料技术为核心，提供覆盖“技术研发+临床转化+产品供应”的全链条服务，产品涵盖含镁可降解高分子骨修复材料等领域。

本发明核心是通过高脂饮食结合特定强度的上坡跑轮运动，构建出与临床肥胖人群膝骨关节炎发病机理、病程进展高度相似的小鼠动物模型，同时还能精准构建出疾病早、中、晚期的模型，为肥胖相关膝骨关节炎的研究提供核心实验载体。

膝骨关节炎作为高发的慢性退行性关节疾病，肥胖是其核心危险因素，全球超4亿患者中我国占1亿且40%为肥胖患者，但针对肥胖人群的膝骨关节炎研究长期面临“模型贴合度低、病程模拟不精准、发病机制研究受阻”的三重困境，严重制约着发病机理探索与治疗方案的研发转化。

临床中肥胖人群膝骨关节炎因“体重负荷增加关节应力+全身/局部炎症”双重作用发病，但其病理进程的精准研究缺乏适配实验载体，现有手段难以还原真实发病规律，成为相关治疗研发的核心障碍。

从模型构建来看，现有骨关节炎动物模型已形成自发模型与人为诱导模型两大体系，但均无法适配肥胖人群膝骨关节炎的研究需求。自发肥胖模型仅通过饮食诱导肥胖缓慢引发骨关节炎，造模周期过长，难以满足科研高效开展的需求；手术诱导、单纯机械力诱导等人为模型虽能快速造成关节病理改变，却未结合肥胖的核心致病因素，与肥胖人群因体重负荷、炎症反应引发的发病机理、病程进展严重不符，以此为基础的研究结果缺乏临床转化价值。另有劳损性膝骨关节炎模型聚焦高强度运动人群，其发病诱因与肥胖人群完全不同，无法为肥胖相关膝骨关节炎研究提供有效参考。

在病程研究层面，膝骨关节炎的早、中、晚期病理特征差异显著，精准的分阶段模型是探索疾病进展规律、研发阶段化治疗方案的关键，但现有模型无法实现病程的可控模拟。多数模型仅能构建单一阶段的骨关节炎模型，且缺乏统一、标准化的造模流程，难以精准还原肥胖人群膝骨关节炎从软骨轻度损伤到完全破坏、从局部滑膜炎症到全身炎症反应的渐进式病理过程，导致研究人员无法明确不同病程的核心致病机制，阶段化干预与治疗方案的研发也因此缺乏方向。

此外，现有模型还存在“评价体系不贴合、造模效率低下”的问题，进一步加剧了研究困境。部分模型未建立适配肥胖人群膝骨关节炎的综合评价体系，仅单一检测关节软骨损伤情况，忽略了肥胖引发的全身炎症因子变化、软骨基质成分流失等关键病理指标，无法全面验证模型的有效性；同时，传统模型造模流程缺乏标准化设计，实验动物的训练效果参差不齐，导致模型重复性差、数据可信度低，不仅增加了科研成本，还使得不同研究成果难以相互验证，阻碍了肥胖人群膝骨关节炎研究的整体推进。

正是肥胖人群膝骨关节炎研究中“模型贴合度低、病程模拟不精准、造模效率低下”的行业痛点，推动中山大学王佳力团队开展专项技术攻关。此次研发的“模拟肥胖人群膝骨关节炎动物模型的建立方法和应用”专利技术，核心优势在于以“临床机理贴合+病程精准可控”构建全新建模解决方案，从造模设计、流程标准化到模型验证实现全维度创新，彻底改变传统骨关节炎动物模型“脱离肥胖临床特征、无法分阶段模拟病程”的局限。

该技术首先在模型贴合性上实现突破性创新——打破现有模型未结合肥胖核心致病因素的瓶颈，首次将高脂饮食造肥与上坡跑轮增力相结合，精准还原肥胖人群膝骨关节炎的临床发病机理。传统模型要么仅通过饮食诱导肥胖缓慢引发骨关节炎，要么通过手术、单纯机械力诱导关节损伤，均无法复现肥胖人群因“体重增加关节负荷+全身/局部炎症”双重作用导致关节软骨受损的病理过程。

而本专利先通过8~12周高脂饲养使模型小鼠体重高于正常小鼠20%以上，构建标准肥胖模型，再采用上坡跑轮运动的方式增加膝关节应力，模拟肥胖状态下关节的力学性能改变，从病因和病理上与临床肥胖患者膝骨关节炎高度契合，让研究结果更具临床转化价值。

在病程模拟层面，该技术实现了早中晚期精准分阶，解决了传统模型无法可控模拟疾病进展过程的行业难题。

其一，通过标准化的运动周期设计，将正式上坡跑轮运动的时长与疾病阶段精准绑定：2周正式运动构建早期膝骨关节炎模型，4周为中期模型，8周为晚期模型，可精准还原从软骨轻度缺损、裂隙形成到软骨完全破坏、软骨下骨暴露的渐进式病理过程。

其二，设置1周适应性运动周，让模型小鼠从0转/分钟以每日5转/分钟递增至25转/分钟，保证实验动物训练效果的一致性，避免因个体差异导致的模型偏差，让不同病程的模型特征更具稳定性和可重复性，为探索疾病进展规律、研发阶段化干预方案提供了精准的实验载体。

此外，该技术在实操应用上具备简单高效、评价体系完善的显著优势。在造模流程上，专利采用小鼠作为模型动物，选取4~8周龄的通用实验品系，且造模步骤标准化、易操作，每周仅需连续5天进行跑轮运动，相比自发型肥胖模型大幅缩短了造模时间，降低了科研时间和经济成本。在模型验证上，构建了血清检测+组织学染色+多标准评分的综合评价体系：通过检测血清TNF-α水平反映全身炎症程度，结合HE染色、番红固绿染色、甲苯胺蓝染色观察滑膜炎症、软骨损伤、蛋白聚糖流失情况，并采用Pelletier、OARSI、Mankin三大专业评分标准进行量化评估，同时搭配Ⅱ型胶原免疫组化染色检测软骨核心结构损伤，多维度验证模型有效性，让模型的科学性和可靠性得到充分保障。

同时，该技术的建模方法可推广至大鼠、兔等其他实验动物，适用范围广泛，为肥胖人群膝骨关节炎的发病机理研究、治疗药物和干预手段研发奠定了坚实基础，极具行业推广价值。

目前，针对骨关节炎发病机制研究、治疗药物研发的核心需求，动物模型作为关键实验载体已形成多元化技术布局，各类方案围绕 “造模机制、病程还原、适用场景” 差异化发展，其中自发模型、手术诱导模型、化学诱导模型为当前主流技术路径，而聚焦肥胖人群的专属模型仍处于技术突破阶段。

首钢医院有限公司研发的膝骨关节炎与动脉粥样硬化共病动物模型技术，该技术首创 “代谢 - 机械双驱动” 建模策略，以 6-8 周龄雄性 ApoE⁻/⁻小鼠为对象，通过 “高脂饲料饲喂 2 周 + 改良 Hulth 法手术 + 持续高脂饲喂 10-14 周” 的时序设计，实现膝骨关节炎与动脉粥样硬化的协同建模。高脂饲料含 21% 动物油脂与 0.15% 胆固醇，诱导脂代谢紊乱；手术精准切断膝关节韧带并切除 50-60% 内侧半月板，构建局部机械失稳。建模后通过 X 光骨赘检测、主动脉脂质斑块染色及血清 NLRP3/IκBα 指标验证，12 周内即可获得高稳定性共病模型，为共病机制研究与双靶点药物筛选提供标准化载体。

苏州大学附属第一医院研发的滑膜巨噬细胞调控光热转换平台技术，该技术构建 M2 膜构黑磷硒碳体（M2-BPSeC）光热纳米平台，集成靶向递送、精准热控与免疫重塑三重功能。通过 “黑磷纳米片制备 + 硒碳量子点原位负载 + M2 巨噬细胞膜包覆” 三步工艺，实现滑膜巨噬细胞特异性富集；808nm 近红外激光辐照下可精准控温至 42±0.5℃，抑制 M1 型巨噬细胞极化、促进 M2 型转化，进而缓解软骨退变。体外实验证实其能抑制软骨基质降解，体内经关节腔注射联合激光照射，可显著改善骨关节炎病理状态，为疾病治疗提供靶向 - 控温 - 免疫一体化方案。

中国中医科学院研发的绝经后骨质疏松症与膝骨关节炎共病模型技术，该技术聚焦中老年女性共病特征，以 10-12 月龄雌性 SD 大鼠为对象，通过 “GnRH 激动剂注射 + 低钙饲料喂养 + 氧化应激刺激” 诱导绝经后骨质疏松，筛选骨密度下降≥15%、骨小梁减少≥10% 的合格大鼠；再经腹腔镜微创手术撕裂膝关节内侧半月板，植入负载 IL-1β 的 PLGA 缓释微球，术后进行 8-12 周渐进式负重训练。建模后分 8 周、16 周进行软骨状态、炎症、骨代谢及功能检测，模型合格率达 90%，精准还原 “雌激素缺乏 - 骨量流失 - 关节损伤” 的共病进程，为针对性药物研发提供高贴合度实验工具。