近年来,干细胞作为一种潜力巨大的未成熟原始细胞,被广泛研究。这些研究为许多骨科疾病患者带来了新的曙光。举例来说,骨关节炎被戏称为“不死癌症”,这种疾病导致关节疼痛和功能障碍,主要由运动损伤和自然衰老引起,骨关节炎的发病率在非传染性疾病中排名前十。
一、骨关节炎患病现状
根据世界卫生组织的统计,全球约有3.8亿人患有骨关节炎,其中膝关节和髋关节受累最为常见。随着年龄的增长,骨关节炎的发病率也会增加,25%的人在40岁时会出现此病,而到65岁时,这一比例可高达85%。骨关节炎不仅给患者带来身体和心理上的负担,也给社会和经济带来了巨大的压力。因此,在预防和治疗骨关节炎方面,迫切需要一种新的有效干预手段。
但关节软骨的再生目前还不是临床上常用的治疗技术。对于关节软骨的再生,干细胞再生医学被认为是最有前景的途径之一。
二、干细胞修复原理
1.多向分化,自我更新:干细胞通过关节腔内注射可以在关节内长期自我复制、分化和增殖,从而适应不规则的骨和软骨缺损,促进半月板和骨体积增加,加速腱韧带愈合,并有效改善关节功能。
2、分泌作用:在各个分化发展阶段,干细胞的数量会有所波动,它们会释放出活性因子,以此推动细胞基质成分的形成,同时也会刺激血管的生成,从而改善关节腔内的微循环状况。
3、免疫调节功能:透过对树突细胞与自然杀伤细胞的间接调控,可以限制T淋巴细胞的生长与反应,减少炎性细胞因子的产生,并减少关节腔内的免疫细胞之间的交互,进一步推动炎性水肿的消退,以此来缓解病人的病情。
三、干细胞衍生物的应用
干细胞衍生物因其旁分泌机制的治疗效果而受到广泛关注。干细胞通过释放生长因子、细胞因子和胞外囊泡等信号分子,特别是BMSCs释放的MSC-EVs,在细胞间信息传递中发挥关键作用,并参与多种生物学和病理过程。近年来,MSC-EVs和MSC-ECM在骨科疾病如骨关节炎领域备受再生医学学者关注。
1、MSC-EVs在骨科疾病治疗中的应用
根据国际细胞外囊泡协会(ISEV)的标准和声明,细胞外囊泡EVs)根据其大小和生物发生机制通常可分为三种亚型:外泌体(exosomes,EXOs)微囊泡和凋亡小体。细胞外囊泡(EVs)在骨科相关性疾病的组织修复中具有重要作用,尤其是来自间充质干细胞(MSC)的EVs,通过不同机制,如促进细胞增殖、增加细胞外基质合成和调节免疫微环境,能够改善骨质疏松、软骨损伤和肌腱损伤。
2、MSC-ECM在骨科疾病治疗中的应用
MSC-ECM是一种天然生物材料,含有丰富的干细胞分泌因子,具有优良的生物活性和生物相容性。它可以促进细胞增殖,抑制软骨细胞分化,并保持干细胞特性。
四、实验数据对比
1.构建半月板损伤模型
选择新西兰大白兔30只,对其双侧膝关节剃毛,碘伏备皮,静脉全身麻醉,横断外侧半月板,完成模型构建。
2.实验对照
将造模成功的兔子划分为实验组和对照组,其中实验组实施组合物进行治疗,每天早晚服用10mg/kg;对照组组合物中的软骨细胞成分不转入过表达载体,其余组分同实验组,每天早晚服用10mg/kg。连续给药监测一月,评估半月板缺损修复结果。
实验(1):软骨细胞增殖分析
结论:相比于空白对照而言,过表达CircRNA220的软骨细胞的增殖能力明显得到明显。因此,可通过表达过CircRNA-220调控软骨细胞的增殖,来用于半月板和骨关节修复。
实验(2):半月板修复评分
结论:相比于对照组而言,实验组处理下的半月板修复显著提高,且差异极其显著。由此证明,本发明实施例得到的组合物可用于修复半月板损失。
实验(3):骨关节损伤修复休息痛与活动痛
结论:
在连续施用本发明实施例所述组合物后,受体骨关节疼痛症状得到明显缓解同时骨关节功能也得到改善。
五、治疗方案对比
六、中港万海发明专利
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七、结论
随着再生医学的发展,干细胞疗法的应用已经超越了关节炎,展现出了良好前景。未来,干细胞的发展有望带来更多益处。
参考文献:
[1] Li Z, Lin Z, Liu S,et al. Human mesenchymal stemcell-derived miniature joint system for disease modelingand drug testinglll. Adv Sci (Weinh), 2022,9(21): 21059-09-2105928.
[2] 陈紫航,郑小飞,王华军.提升干细胞在骨科疾病治疗中的应用效果研究进展[J].中国运动医学杂志,2022,41(10):805-811. DOI:10.16038/j.1000-6710.2022.10. 006.
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