基于干细胞的生物植入修复软骨和延缓关节退变

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100多万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，骨关节炎是一种由软骨保护层退化引起的进行性疾病，当我们坐着、站着、写字或走动时，软骨保护层会阻止我们的骨头摩擦。

但如果医生能在手术前干预并修复受损的软骨呢?

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基于干细胞的生物植入物修复软骨并延缓关节退行性变。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再生医学，由南加州大学凯克医学院的两位研究人员领导:Denis Evseenko，医学博士，骨科外科副教授，干细胞生物学和再生医学，骨骼再生项目主任，骨科外科研究副主席;以及临床骨科外科副教授、南加州大学爱泼斯坦家庭运动医学中心主任Frank Petrigliano医学博士。

当覆盖在骨头末端的保护性软骨随着时间的推移而分解，导致骨头与骨头之间的摩擦时，就会发生骨关节炎。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、手部和脊柱。

为了预防关节炎的发展，减轻侵入性关节置换手术的需要，南加州大学的研究人员正在对疾病进行早期干预。

在一些病人身上关节退行性变从创伤后局灶性病变开始，这是关节(关节)软骨的病变，范围从1到8厘米²直径，”Evseenko说。“由于这些病变可以通过MRI等成像技术检测到，这为早期干预治疗开辟了可能性，限制了这些病变的进展，这样我们就可以避免进行全关节置换。”

南加州大学开发的关节保存技术是一种名为Plurocart的治疗性生物植入物，由植入干细胞来源的软骨细胞(负责产生和维持健康关节软骨组织的细胞)的支架膜组成。在先前开发和表征植入物的研究的基础上，目前的研究涉及将Plurocart膜植入骨关节炎猪模型。该研究的结果是关节软骨缺损的长期修复。

“这是第一次由活细胞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，”Evseenko说。“之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，这种生物植入物模仿了天然关节软骨，95%以上的植入细胞被鉴定为关节软骨细胞。生成的软骨组织也具有生物力学功能——既足够坚固，可以承受压力，又有足够的弹性，可以适应运动而不断裂。

在CIRM 600万美元转化拨款的支持下，研究人员正在使用这项技术制造首批64个Plurocart植入物，用于人体测试。

Petrigliano说:“目前许多治疗软骨损伤的方法都很昂贵，涉及复杂的后勤规划，而且往往导致不完全再生。”“Plurocart代表了一种实用、廉价的单阶段疗法，可能更有效地恢复受损软骨并改善这类程序的结果。”