2021-12-16 13:05

干细胞生物植入修复软骨,延缓关节退变

What if doctors could stop arthritis before it starts?

一种含有胚胎干细胞的新型现成生物植入物有可能彻底改变软骨损伤的治疗

每年有超过一百万的美国人接受膝关节和髋关节置换手术。这是治疗与骨关节炎相关的疼痛和活动问题的最后手段。骨关节炎是一种进行性疾病,由软骨保护层的退化引起,当我们坐着、站着、写字或四处走动时,我们的骨头不会相互摩擦。

但是,如果医生可以在需要手术之前进行干预和修复受损的软骨呢?

南加州大学凯克医学院的研究人员首次在大型动物模型中使用干细胞为基础的生物植入物修复软骨并延缓关节退化。在加州再生医学研究所(CIRM) 600万美元的资助下,这项工作现在将推进到人类身上。

这项研究最近发表在npj再生医学,是由两位研究者在南加州大学凯克医学院:丹尼斯Evseenko,医学博士,博士,副教授整形手术,和干细胞生物学和再生医学,骨骼再生项目主任和副主席整形外科手术的研究;Frank Petrigliano,医学博士,临床骨科外科副教授,南加州大学爱泼斯坦运动医学家庭中心主任。

骨关节炎的发生是由于覆盖在骨头末端的保护性软骨随着时间的推移而损坏,导致骨与骨之间的摩擦。这种疾病通常很痛苦,可以影响任何关节,但最常见的是膝盖、臀部、手和脊椎。

为了防止关节炎的发展和减轻对侵入性关节置换手术的需要,南加州大学的研究人员在疾病早期进行干预。

Evseenko说:“在一些患者中,关节退变始于创伤后的局灶性病变,即关节(关节)软骨的病变直径从1到8平方厘米不等。”“由于这些可以通过像MRI这样的成像技术检测到,这为早期干预治疗提供了可能,从而限制这些病变的进展,从而我们可以避免完全关节置换的需要。”

南加州大学开发的关节保存技术是一种治疗性生物植入物,称为Plurocart,由一种植入了干细胞来源的软骨细胞的支架膜组成,软骨细胞是负责产生和维持健康关节软骨组织的细胞。基于之前的研究来开发和描述这种植入物,目前的研究涉及将Plurocart膜植入猪骨关节炎模型中。这项研究的结果是关节软骨缺损的长期修复。

Evseenko说:“这是第一次由活细胞类型组成的骨科植入物能够完全融入受损的关节软骨组织,并在体内存活长达6个月。”“以前的研究无法证明植入物能存活这么长时间。”

Evseenko说,分子特征研究表明,生物植入物模仿天然关节软骨,超过95%的植入细胞被识别为关节软骨细胞。产生的软骨组织也具有生物力学功能——既能承受压力,又有足够的弹性来适应运动而不断裂。

在CIRM提供的600万美元转译赠款的支持下,研究人员正在使用这种技术制造首批64个用于人体测试的Plurocart植入物。

Petrigliano说:“目前治疗软骨损伤的许多方法都很昂贵,涉及复杂的后勤规划,而且常常导致不完全再生。”Plurocart代表了一种实用、廉价的单阶段治疗方法,在修复受损软骨和改善此类手术的结果方面可能更有效。”