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回顾25年发展史:全球干细胞治疗骨科疾病发展现状,我国纳入诊疗指南

回顾25年发展史:全球干细胞治疗骨科疾病发展现状,我国纳入诊疗指南

来源:博雅

日期: 2025.01.02

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引言

在过去的一年来,《中国骨关节炎诊疗指南(2024版)》将间充质干细胞治疗骨关节炎纳入其中,干细胞成为了骨科疾病的重要发展方向。


根据文献上的数据,在过去25年里,全球针对骨科疾病的干细胞疗法取得了长足进步,是一个新兴的研究领域,干细胞疗法有望改善各种肌肉骨骼疾病的治疗效果。目前,干细胞治疗骨科疾病的主要应用方向包括骨组织修复与再生、退行性关节疾病的治疗、软骨修复、脊柱疾病的治疗等,从具体疾病而已主要集中在复杂骨折、老年骨折、骨关节炎、类风湿关节炎、节软骨损伤、椎间盘退变、脊髓损伤等。


在医药领域,干细胞被誉为“修复之源”,其具备自我修复能力,可以帮助恢复和再生受损的组织。过去的几十年里,全球干细胞治疗骨科疾病的研究和实践取得了显著进展。无论是在治疗退行性骨关节炎、促进骨折愈合,还是修复椎间盘退化等方面,干细胞都表现出了卓越的治疗潜力。

根据文献发表的计量学研究,对1995年1至2020年期间发表的有关干细胞在骨科领域应用的文章进行了系统分析[1]表明全球针对骨科疾病的干细胞疗法研究正在取得长足进步,是一个新兴的研究领域。干细胞疗法有望改善各种肌肉骨骼疾病的治疗效果。


全球干细胞治疗骨科的现状:

从实验室到临床的快速发展


根据文献计量学研究分析,全球骨科领域的干细胞研究已经从基础理论的探讨迅速转向临床应用的实施。1995年至2020年,干细胞在骨科领域的研究经历了飞速增长。数据显示,全球干细胞领域的研究论文数量年均增长率达到了10%以上,尤其是在2000年后,干细胞在骨科的研究达到了新的高峰。


(1)    领先地区和研究趋势


美国和欧洲仍然是干细胞治疗骨科疾病的研究和应用最热的国家。美国的许多著名医疗机构和科研院所,如哈佛大学、斯坦福大学、梅奥诊所等,都在干细胞研究领域取得了显著成就。与此同时,中国、韩国等亚洲国家在干细胞领域也有着越来越多的研究突破,尤其在干细胞来源和治疗方案的多样化方面取得了显著进展。


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图片来自文献[1]


在我国,2024年《中国骨关节炎诊疗指南(2024版)》发布,其中,在骨关节炎阶梯化治疗的方案中指出,在早期或轻度阶段,以修复性治疗为主,如软骨修复性药物、关节注射(药物)、软骨修复术(富血小板血浆、干细胞)等。目前的证据表明间充质干细胞是治疗轻度至中度膝骨关节炎的潜在方法。


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(2)干细胞治疗骨科疾病的主要应用方向


目前,干细胞在骨科领域的研究主要集中在以下几个方向:


干细胞治疗的骨科疾病:


骨组织修复与再生:利用干细胞促进骨折愈合,尤其是在复杂骨折和老年骨折的治疗中。


退行性关节疾病的治疗:包括骨关节炎、类风湿关节炎等退行性病变,干细胞为患者带来了新希望。


软骨修复:针对关节软骨损伤和椎间盘退变等问题,干细胞疗法成为一种重要的治疗方法。


柱疾病的干细胞治疗:如椎间盘退化、脊髓损伤的修复,干细胞在这一领域的应用已取得了初步成果。


近年来,全球范围内的有关干细胞治疗骨科疾病的临床试验数量急剧上升,在临床试验注册网站clinicaltrials.gov注册的干细胞治疗骨关节炎临床试验便达到数百项。


干细胞疗法逐渐从基础研究转向临床应用,许多创新的治疗方案也不断问世。例如,使用间充质干细胞(MSC)治疗膝关节骨关节炎、利用干细胞修复椎间盘退化,已经在多个临床试验中得到了验证。


干细胞在骨科治疗中的实践分享:

帮助患者缓解疼痛、促进骨折愈合


干细胞之所以能够在骨科疾病治疗中取得显著效果,主要得益于其多重作用机制:干细胞的分化能力-再生的基础;免疫调节与抗炎作用-促进愈合;生长因子的分泌-加速愈合。


这些机制使得干细胞能够有效修复损伤组织,促进骨骼、软骨及其他结缔组织的再生。


01.膝关节骨关节炎的干细胞治疗


骨关节炎是最常见的退行性骨科疾病,尤其是膝关节骨关节炎,对患者的生活质量造成了严重影响。目前治疗手段有限,许多患者最终不得不接受膝关节置换手术。


一项IIb 期、随机、安慰剂对照临床试验[2]招募了24名膝关节骨关节炎(OA)患者,随机分为实验组及对照组,实验组给予1x10 ^8 的自体间充质干细胞,随后进行长达6个月的比较。


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图片来自文献[2]


结果表明,实验组6个月时骨关节炎指数(WOMAC)评分显著改善,而对照组6个月时WOMAC评分则无显著变化。随访期间两组均未观察到严重不良事件。在MRI上,实验组在6个月时软骨缺损没有显著变化,而对照组的缺损增加。


该临床试验表明,关节内注射自体间充质干细胞为OA患者提供了令人满意的功能改善和疼痛缓解。


02. 骨折的干细胞治疗


骨折愈合/骨再生是一个复杂的过程,由于各种原因,部分患者骨折后延迟愈合/不愈合,目前治疗手段十分有限。研究表明,间充质干细胞可以多种方式增加骨骼的再生。


一项研究[3]纳入28名长骨骨折后延迟愈合/不愈合的患者,利用自体间充质干细胞与生物陶瓷植入物相结合用于治疗。通过影像学随访评估表明,3 个月时骨折处骨形成为 25.0%(7/28 例),6 个月时为 67.8%(19/28 例),12 个月时为 92.8%(26/28 例)。该研究证实,间充质干细胞与生物材料相结合,可有效促进骨折愈合和骨再生。


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  图片来自文献[3]


03.脊柱椎间盘退化的干细胞疗法


脊柱椎间盘退化是导致慢性背痛的主要原因之一。多项研究[4-5]采用自体间充质干细胞治疗退化性椎间盘,结果表明,干细胞注射能够有效缓解疼痛,促进椎间盘的修复和再生。在患者中,接受干细胞治疗后,MRI影像显示椎间盘的高度有所恢复,患者的功能性改善也非常显著。


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  图片来自文献[4]


小结


干细胞治疗骨科疾病无疑是医学领域的一个重大突破。从基础研究到临床应用,干细胞已逐步成为骨科疾病治疗的重要工具。随着技术的不断进步,干细胞将为全球范围内的骨科患者带来更多希望。


然而,尽管干细胞治疗在骨科疾病中取得了初步成功,我们仍然必须克服其中的技术障碍和挑战,例如,干细胞的来源问题、治疗标准化问题、临床应用的长期效果等都需要更多的探讨,以及分离、扩增、分化和预处理间充质干细胞存在许多技术挑战,需要严格的质量控制。但随着科学技术的进一步发展以及越来越多临床试验的开展,间充质干细胞有望成为更多骨科患者的选择!


参考文献:

[1] Vaishya R, Kappi MM, Gupta BM, Mamdapur GMN, Vaish A. Global Stem Cell Research in Orthopaedics: A Bibliometric Study from 1995 to 2020. Indian J Orthop. 2024 May 2;58(7):876-886. doi: 10.1007/s43465-024-01160-0. PMID: 38948374; PMCID: PMC11208372.

[2] Lee WS, Kim HJ, Kim KI, Kim GB, Jin W. Intra-Articular Injection of Autologous Adipose Tissue-Derived Mesenchymal Stem Cells for the Treatment of Knee Osteoarthritis: A Phase IIb, Randomized, Placebo-Controlled Clinical Trial. Stem Cells Transl Med. 2019 Jun;8(6):504-511. doi: 10.1002/sctm.18-0122. Epub 2019 Mar 5. PMID: 30835956; PMCID: PMC6525553.

[3] Gómez-Barrena E,Panaitescu C, Veronesi E, Rojewski MT, Lotfi R, Dominici M, Schrezenmeier H, Layrolle P. Early efficacy evaluation of mesenchymal stromal cells (MSC) combined to biomaterials to treat long bone non-unions. Injury. 2020 Apr;51 Suppl 1:S63-S73. doi: 10.1016/j.injury.2020.02.070. Epub 2020 Feb 26. PMID: 32139130.

[4] Gomez-Ruiz V, Blanco JF, Villarón EM, Fidalgo H, López-Parra M, Sánchez-Guijo F. Autologous mesenchymal stem cell transplantation for spinal fusion: 10 years follow-up of a phase I/II clinical trial. Stem Cell Res Ther. 2023 Apr 11;14(1):78. doi: 10.1186/s13287-023-03298-4. PMID: 37038216; PMCID: PMC10088196.

[5] Xu B, Zhang H, Du L, Yuan Q, Zhang K, Xu H, Ma X, Liu Y, Jiang H, Li N. Selective Retention of Bone Marrow Stromal Cells with Gelatin Sponge for Repair of Intervertebral Disc Defects after Microendoscopic Discectomy: A Prospective Controlled Study and 2-Year Follow-Up. Biomed Res Int. 2021 Jul 13;2021:4822383. doi: 10.1155/2021/4822383. PMID: 34337012; PMCID: PMC8294975.

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