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一项涵盖875名患者的荟萃分析显示,干细胞移植对于膝骨关节炎患者安全有效,在区分来源时,脐带间充质干细胞展现出缓解膝关节疼痛、恢复膝关节功能、减少患者创伤的良好效果,成为研究者的建议首选。



疼痛,是人们对于骨关节炎(Osteoarthritis)最直接的印象。


由于软骨退化损伤、关节边缘和软骨下骨反应性增生,患者的关节时常会出现疼痛、僵硬等症状,这种疼痛在疾病早期尚可忍受,但到了晚期,可谓“步步惊心”,疼得睡不了觉,走不了路是病人的常态。

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据世卫组织(WHO)统计:截止2021年,全球关节炎患者约有3.55亿人,其中,有25%的患者无法进行日常生活,80%患者生活受限。骨关节炎就此成为老年人致残的主要原因。


在可怕的数据背后,治疗方法还“等待更新”,当前治疗方法仍仅以镇痛消炎、软骨保护为主,通常只能缓解病情,无法逆转或中止疾病进程。而在科学家探索的道路中,具备“再生修复”能力的干细胞疗法开始崭露头角。


近期,我国研究者在检索了应用“间充质干细胞治疗膝骨关节炎”的1177项研究筛选后,共有16项入选,涉及875例患者,这些研究共同表明:干细胞移植对于膝骨关节炎患者是安全有效的,且脐带间充质干细胞在一众迥异来源的干细胞中脱颖而出,展现出缓解膝关节疼痛、恢复膝关节功能、减少患者创伤的良好效果。

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△间充质基质细胞移植对膝骨关节炎患者预后的影响:系统评价和荟萃分析



01

修复软骨、缓解疼痛,干细胞或成骨关节炎新选择



软骨是“关节缓冲带”,负责在人们走路、跑步和跳跃时,减轻震荡、降低摩擦。别看它薄薄一层,其实能经得起上亿次的使用,负担起人类一生的行动。但随着老龄化进程的加速,软骨难堪重负,骨关节炎的患病人数也随之暴涨。

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△骨关节炎示例图


修复软骨是骨关节炎治疗的重点,也是难点。由于缺乏血液营养与神经支配,软骨天生不会自我修复,再加上匮乏的治疗方式,骨关节炎便成为了老年人的心腹大患。


1994年,“间充质干细胞之父”Arnold I.Caplan教授意识到自体骨髓间充质祖细胞在骨和软骨的组织再生医学方面的非凡前景。


随后的研究也一次次证实:间充质干细胞具有自我更新及多谱系分化能力,在适当的条件下可分化为成骨细胞、脂肪细胞、软骨细胞等细胞类型,且能通过分泌生物活性因子,调节受损部位的免疫平衡、减轻炎症。

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△间充质干细胞具有自我更新及多向分化功能


这些特质让干细胞治疗骨关节炎的研究开始涌现,那么效果究竟如何呢?在本篇论文中,研究者选取骨关节炎中最常见的膝骨关节炎进行检索。


他们在1177项研究中筛选出16项符合标准的研究,其中的干细胞来源并未统一,具体可分为三类:骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞与脐带间充质干细胞,数量分别为9、5和2项。


使用剂量方面,除5项未说明剂量的实验外,其余细胞注射数量均在5x10^6—400x10^6之间,且注射方法都采用了关节内注射。


衡量疗效的指标:


视觉模拟量表(VAS):评估疼痛程度,评分越高,疼痛指数越高;

Lequesne指数:评估患者的膝关节功能,包括行走能力、肿胀和压痛。分数越高,膝关节功能越差;

膝关节评分量表(LKSS):评估患者侧膝关节功能恢复情况的最有效问卷之一,分数越低表明膝关节功能越差;

骨关节炎指数(WOMAC):评估疼痛严重程度、关节僵硬严重程度和进行日常功能活动的困难,降低意味着改善。


结果表明,从第3个月起,接受间充质干细胞移植患者的VAS评分、Lequesne指数与WOMAC显著降低,且LKSS评分增加。


在对比干细胞不同来源的差异时,脐带间充质干细胞和脂肪干细胞的镇痛效果最为显著,同时相关研究表明:植入关节的脐带间充质干细胞可以形成透明软骨,并在软骨下形成骨组织,甚至比透明质酸钠更快速、更显著、更持久地减轻关节疼痛,改善关节功能。


因此研究者总结道:间充质干细胞在治疗骨关节炎上拥有巨大潜力。而从缓解膝关节疼痛、促进膝关节功能恢复、减少患者创伤的角度来看,应优先考虑脐带来源的干细胞,其次是脂肪干细胞,最后是骨髓来源的干细胞。



02

击破伤痛,干细胞VS骨科运动类疾病



无法再生的软骨,在间充质干细胞的“修复魔法”下复现,这种“百变细胞”带给了医学界新的展望与惊喜,如果把其治疗面扩大到其他骨科与运动类疾病,会发现,干细胞同样有着不小的建树。


1、修复骨折

我们的骨头本是有愈合能力的,比如遭遇骨折时,内源性的干细胞们会集结起来,对伤口进行修补与“重建”,但伤口有感染或供血不足的情况就另当别论了,可能会出现迁延不愈的情况。


干细胞或能改善这种情况,《Science Translational Medicine》(影响因子:19.319)上一篇文章指出:骨愈合可分炎症、再生及重塑三个阶段,间充质干细胞能在骨愈合的炎症阶段后修复骨骼。

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△论文“用于增强骨再生的人间充质干细胞衍生基质”


而为了延长间充质干细胞的效果,研究者们还制备了一种由人间充质干细胞衍生的细胞外基质组成的支架,能够延长愈合的时间窗口,在3周后,让骨损伤的愈合率达到了80%-100%。


2、股骨头坏死

对于股骨头坏死,医学上通常分非手术治疗与手术治疗,前者只能延缓病程,无法扭转病变结局,后者主要靠髋关节置换术,但人工零件都是有保质期的,这意味着患者必须在人工关节寿命到期时接受二次侵入性手术,这存在一系列风险及潜在并发症的可能。


为了避免这种二次伤害,耶鲁大学尝试研发一种结合3D成像技术的干细胞疗法,他们为患者个性化定制了髋关节的3D模型,精准定位他们的缺血性坏死区域,随后将含有干细胞的材料注入其中。

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△含有干细胞的材料会被注射到骨坏死区域


整个手术只会产生3-4个1cm的切口,患者通常在2周内可以恢复行动,与此同时,患者缺血性坏死区域的血液供应恢复了活力,骨骼里也重新填满了新细胞。


研究者表示:这种结合3D成像技术的干细胞疗法可以改善股骨头缺血性坏死患者的病情,降低股骨头塌陷的风险并减轻疼痛,或将重塑现有规则,降低髋关节置换术的使用需求。


3、跟腱断裂

这大概是运动员最不想听到的疾病名称之一,轻则意味着赛季报销,重则可能断送职业生涯。归根结底在于如今的跟腱修复还不够完美,术后可能存在伤口不愈合,切口感染,神经损伤及效果不佳的风险。


但干细胞有着强大的自我更新及多向分化潜力,可以化身“组织”去助力损伤部位的修复与再生。


2022年,东京医科齿科大学就利用表达Mohawk基因的诱导多能干细胞(iPSC)生成了“人工跟腱”。据研究者描述:这种肌腱样组织能在组织学和生物力学上改善受损肌腱,并能促进患者本身的肌腱再生。

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△研究中生成的生物肌腱在医学应用方面具有多种优势



03

总结和展望



随着再生医学的不断发展,越来越多的研究表明治疗骨关节炎的关键是阻止软骨和滑膜组织的免疫炎症以及软骨细胞过度凋亡的进程,促使软骨祖细胞再生、修复受损的软骨。近年来,研究人员发现间充质干细胞不仅易于获取培养,而且治疗骨关节炎疗效显著,能缓解疼痛,改善功能,促进软骨恢复,提高患者生活质量。


国际上陆续有治疗骨关节炎的干细胞新药获批上市,早在2009年,欧洲便审批上市了一款名为Chondrocelect的干细胞药物,用于膝关节软骨缺损的治疗;2012年,韩国又有一款间充质干细胞药物Cartistem获批用于治疗退行性关节炎和膝关节软骨损伤;2016年,干细胞药物Maci在美国获批上市,用于治疗膝关节软骨损伤。目前我国共有10款针对膝骨关节炎的脐带间充质干细胞新药研发(IND)申请获得受理,再次展示了间充质干细胞在骨关节炎领域的临床应用前景。

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△我国10款针对膝骨关节炎的干细胞新药通过IND


干细胞疗法在各种骨科损伤中展现了神奇的功效,相信随着研究的深入,对间充质干细胞的了解将更为全面和深刻,不久的将来,间充质干细胞将被广泛应用于运动损伤、骨性关节炎的治疗,最终造福更广大的人民群众。


 
 
         
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