在广泛的骨骼损伤中，组织破坏和缺氧导致了细胞死亡，结果造成伤口愈合很慢并且不完全。对于大骨骼损伤的治疗包括产生足够数量的治疗细胞，运用机械和结构性骨支架，从而促进骨骼和血管的协同发育，最终开始骨的重塑。
工程骨组织主要涉及在3D骨支架上培养细胞。在骨中，特殊类型细胞（成骨细胞、破骨细胞、血管细胞、骨髓以及神经细胞）的协同作用保证了组织合适的形状、结构和密度。人多能胚胎干细胞（hESC）是唯一适合用于工程骨培养的细胞，因为它能够无限增加存在于骨中的特殊类型细胞的数目。先前研究表明， hESC有分化成间充质细胞、成骨细胞、软骨细胞、内皮细胞、心血管细胞以及神经细胞的潜力。一些研究提示，hESC衍生的间充质干细胞与骨髓衍生的间充质干细胞相似。hESCs是研究人类细胞分化的最好模型，并且与诱导的多功能干细胞具有很多相似性，从而能够为患者所利用。
哥伦比亚大学生物医学工程系的Darja Marolt等人发现，用hESC衍生的祖细胞通过基因工程技术能够产生骨结构。他们在盛有细胞液的生物反应器中放入3D骨支架，然后在支架上培养hESC衍生的间质祖细胞，最后产生了大而紧密的骨结构。重要的是，将这个工程骨结构植入到免疫缺陷小鼠身上共八周，骨基质能够保持并且趋于成熟，并且不会产生畸胎瘤。而单单植入未分化的hESC或者带有骨支架的hESC都会产生畸胎瘤。这项研究为hESC 衍生的祖细胞通过组织工程的方式进行骨移植提供了证据，并且能够用于基础以及转化研究。（作者：贺利军）
参考文献：《Proceedings of the National Academy of Sciences》2012;109:8705 -8709