由於半月板損傷修復和預防膝關節退變的臨床手段有限,幹細胞技術成為組織再生領域的研究熱點,研究證明幹細胞技術具有多向分化和分泌外泌體的功能,為修復半月板損傷提供了新的途徑。
半月板損傷是骨科常見病,多由於一次性暴力外傷或自然老化引起半月板整體性受到破壞,主要發生於運動愛好者或老年群體;另外,半月板組織丟失易後內源性癒合潛力差,且病情進展易導致關節退變,降低關節功能。
因此,半月板損傷需及時幹預。其幹預手段包括了保守療法(整復及固定、中醫藥、關節腔注射等)和外科關節鏡手術等,但從長期效果看,這些手段存在一定局限性,因此臨床研究員希望能開發新型的手段來修復受損的半月板。
幹細胞技術的2大應用前景
基於過去幾十年幹細胞的研究,幹細胞技術得到了廣泛的應用。幹細胞有效修復半月板受損組織、誘導軟骨再生,它們通過細胞分裂、分化以及產生細胞因子和生長因子發揮著重要作用。目前研究均展示了幹細胞技術修復半月板的潛力,科研界主要用於組織工程中的重建半月板和臨床幹細胞移植幹預這2大方面的研究。
1.重建半月板
早前,研究人員已進行了一些體外實驗,證明了幹細胞能在體外誘導分化為軟骨細胞,構建組織工程半月板。他們將半月板細胞與間充質幹細胞共培養,能促進間充質幹細胞向纖維軟骨表型分化,減少過度生長,有利於纖維基質的形成。MCCORRY等人證實共培養是平衡間充質幹細胞合成特性和半月板纖維軟骨細胞基質重塑能力的一種方法。
另外,半月板支架與幹細胞的結合是研究的熱門話題,其原理是通過3D列印技術利用間充質幹細胞配合組織特異性的生物黏合劑,促進半月板軟骨組織再生,這一方面在未來的組織工程中會具有更廣泛的用途。
2.幹細胞移植
研究人員將幹細胞重建半月板組織、幹細胞或幹細胞外泌體等外源材料移植至人體內,已起到恢復關節功能,減少疼痛的作用,屬於臨床幹預手段。除組織替代外,幹細胞能分泌各種細胞因子,例如,分泌促進內皮生長的遞質,刺激祖細胞的自我增殖,抑制軟骨細胞凋亡以及軟骨退變,實現軟骨再生和軟骨保護。
臨床案例:2017年,SADLIK等人使用乾性關節鏡技術將將同種異體間充質幹細胞植入膠原支架中再生膝關節軟骨,6周後受試者開始進行肌肉力量,穩定性和本體感受的負重訓練,3個月後允許進行無限制的體育鍛鍊。因此,SADLIK初步判定幹細胞移植在人體臨床幹預中起到積極作用。
總結
從組織工程幹細胞重建術到臨床幹預,幹細胞被譽為21世紀最具修復潛力的種子細胞,幹細胞技術在半月板損傷領域展示了巨大的應用前景!