骨關(guān)節(jié)炎（OA）是一種全關(guān)節(jié)疾病，主要特征是透明軟骨的退化。目前的治療方法包括微骨折和軟骨細胞植入，作為早期的手術(shù)策略，可以結(jié)合支架來修復(fù)骨軟骨病變；然而，關(guān)節(jié)內(nèi)（IA）注射或植入間充質(zhì)干細胞（MSCs）是新的方法，在動物模型和人類中呈現(xiàn)出令人鼓舞的治療效果。

近日，國際分子科學雜志研究總結(jié)了間充質(zhì)干細胞治療骨關(guān)節(jié)炎的臨床試驗，并對關(guān)節(jié)軟骨再生的提出了新的挑戰(zhàn)。

研究重點是它們在關(guān)節(jié)軟骨再生方面的有效性、質(zhì)量和結(jié)果。臨床試驗中使用了幾個來源的自體或異體間充質(zhì)干細胞。一般來說，輕微的不良事件被報告，表明間充質(zhì)干細胞的IA應(yīng)用是潛在的安全。在人類臨床試驗中評估關(guān)節(jié)軟骨的再生是具有挑戰(zhàn)性的，特別是在骨關(guān)節(jié)炎癥環(huán)境下。

我們的研究結(jié)果表明，IA注射間充質(zhì)干細胞在治療OA和軟骨再生方面是有效的，但可能不足以完全修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨缺陷。臨床和質(zhì)量變量對結(jié)果的可能干擾表明，仍然需要強有力的臨床試驗來產(chǎn)生可靠的證據(jù)，以支持這些治療。

我們建議，在適當?shù)闹委煼桨钢薪o予足夠劑量的有活力的細胞，對于實現(xiàn)有效和持久的效果至關(guān)重要。就未來的前景而言，基因修飾、從間充質(zhì)干細胞中提取的細胞外囊的復(fù)雜產(chǎn)品、水凝膠中的細胞封裝和3D生物打印組織工程是改善間充質(zhì)干細胞治療OA的有希望的方法。

本文的目的是回顧使用間充質(zhì)干細胞療法治療骨關(guān)節(jié)炎的臨床試驗，旨在評估其在關(guān)節(jié)軟骨再生方面的結(jié)果指標、有效性和質(zhì)量。

間充質(zhì)干細胞療法

培養(yǎng)擴增的MSC表現(xiàn)出細胞形態(tài)、生理學和基因表達譜的改變，以及微生物和異生素污染風險的增加。MSC治療的不良事件可能與培養(yǎng)擴增和不利的細胞分化的后果有關(guān)，特別是對于全身血管內(nèi)給藥；然而，間充質(zhì)干細胞已廣泛用于臨床前動物模型，以研究其治療OA的軟骨形成分化和信號傳導(dǎo)活動，尤其是在無支架關(guān)節(jié)內(nèi) (IA) 注射中。在這些實驗研究中觀察到的益處推動了間充質(zhì)干細胞療法進入人體臨床試驗。

間充質(zhì)干細胞的IA注射在臨床試驗中為OA的治療提供了令人鼓舞的結(jié)果，誘導(dǎo)關(guān)節(jié)軟骨缺損的再生并減輕癥狀，安全性和有效性（圖1a）。這種方法具有顯著的轉(zhuǎn)化潛力，但最佳的MSC配方仍然難以捉摸，在開發(fā)有效的方案療法用于臨床常規(guī)之前，還需要進行更大規(guī)模和更嚴格的研究。

(a) 關(guān)節(jié)內(nèi)注射MSCs：采集自體或同種異體培養(yǎng)擴增的MSCs并注射到關(guān)節(jié)腔內(nèi)，在關(guān)節(jié)腔內(nèi)產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)因子、營養(yǎng)因子和細胞外囊泡，誘導(dǎo)軟骨缺損再生和癥狀緩解。

(b) 自體間充質(zhì)干細胞植入 (AMI)：用纖維蛋白膠將自體培養(yǎng)擴增的MSC植入回軟骨缺損處。

(c) 基質(zhì)輔助自體間充質(zhì)干細胞植入 (MAMI)：將生物支架應(yīng)用于具有培養(yǎng)擴增的MSC的軟骨缺損。

骨髓間充質(zhì)干細胞

一項關(guān)于間充質(zhì)干細胞治療OA的試點研究顯示，疼痛緩解，以及膝關(guān)節(jié)功能和修復(fù)方面有明顯的改善。骨髓間充質(zhì)干細胞（BM-MSCs）的IA注射被認為是一個有前途的治療選擇，不需要住院或手術(shù)。

一項I/II期試驗顯示了軟骨恢復(fù)、疼痛減輕和身體活動恢復(fù)的證據(jù)，而沒有嚴重的不良反應(yīng)；然而，這項研究缺乏隨機對照組、較長的隨訪時間和更相關(guān)的結(jié)果測量。

在接受脛骨高位截骨術(shù)（HTO）的參與者中，一項前瞻性、隨機對照的臨床試驗表明，與單純的HTO相比，結(jié)果評分有所改善。約6100萬（M）培養(yǎng)擴增的自體BM-MSCs注射到膝關(guān)節(jié)OA患者的關(guān)節(jié)中，2年后證明PROM有明顯改善，但1年后軟骨厚度僅有輕微增加。

脂肪來源的間充質(zhì)干細胞

脂肪來源的間充質(zhì)干細胞 (AD-MSC) 也已被證明對關(guān)節(jié)內(nèi)治療是安全的，即使在1億細胞的高濃度下也是如此?；颊邎蟾嫣弁礈p輕，MRI、關(guān)節(jié)鏡檢查和組織學評估表明缺損尺寸減小以及透明樣關(guān)節(jié)軟骨的再生很好地整合到軟骨下骨上。

最近，一項隨機、雙盲和安慰劑對照試驗表明，單次IA注射AD-MSCs在6個月后令人滿意地減少了與OA相關(guān)的癥狀，沒有相關(guān)的不良事件。WOMAC總分降低了55%，而軟骨缺損在MSC組中保持不變，而在鹽水對照組中有所減少 。

在一項隨機臨床試驗中評估了通過IA注射100M細胞的一種或兩種AD-MSC給藥方案的療效，并將其與作為對照的常規(guī)和保守管理方法進行比較。這項研究表明，干細胞療法超越了傳統(tǒng)方法，顯示出疼痛和功能的顯著改善，以及間隔6個月的兩次給藥方案更一致的OA穩(wěn)定性。

在一項包含18名受試者的隨機研究中，通過多組分MRI技術(shù)評估了同種異體AD-MSC的軟骨修復(fù)結(jié)果。雖然PROM分數(shù)表明癥狀有所改善，但T1rho映射被認為是最敏感的方法。該研究缺少對照組，并且 MRI分析未與軟骨修復(fù)的直接評估相輔相成。同種異體AD-MSCs (ELIXCYTE?)在一項患者盲法、隨機和主動對照研究中證明了有效性，但43.9%的患者經(jīng)歷了至少一種輕微的不良反應(yīng)。IA注射HA或16、32和64M細胞的所有組在治療24周后均顯示W(wǎng)OMAC疼痛評分降低。與HA相比，隨訪第4周的總WOMAC、僵硬和功能受限評分顯著降低，表明細胞治療具有早期有效的結(jié)果。

滑膜和外周血來源的間充質(zhì)干細胞

滑膜來源的間充質(zhì)干細胞 (SD-MSCs) 被應(yīng)用于基質(zhì)輔助自體間充質(zhì)干細胞植入 (MAMI)（圖1c），并且這種方法與MACI在短期、前瞻性和單次試驗中進行了比較。盲法隨機研究。在沒有不良事件的情況下，MAMI表現(xiàn)出更好的功能和PROM結(jié)果，以及在MRI評估中良好至極好的軟骨缺損填充。

此外，與BM-MSC相比，SD-MSC的軟骨形成能力更強，成骨能力更低，而且它們可以很容易地在體外分離和擴增; 然而，本研究未進行組織學和關(guān)節(jié)鏡分析，因此未將MAMI再生軟骨組織的特征與MACI進行比較，并且無法證明組織學優(yōu)勢的證據(jù)。

臍帶和胎盤來源的間充質(zhì)干細胞

I/II期臨床試驗測試了七名參與者關(guān)節(jié)內(nèi)注射的同種異體人臍帶血間充質(zhì)干細胞 (hUCB-MSCs) 和HA水凝膠的復(fù)合物。未觀察到不良或不良反應(yīng)，患者報告6個月時PROM評分顯著改善。ICRS關(guān)節(jié)鏡和組織學評估表明，分別在治療3個月和1年后修復(fù)了成熟且整合良好的透明軟骨組織。這些改進維持了7年以上，證明了關(guān)節(jié)軟骨再生的有效性和持久性。在單臂開放標簽臨床試驗中，還觀察到hUCB-MSCs與HA治療的改善。還在雙盲和安慰劑對照研究中對胎盤來源的間充質(zhì)干細胞 (PLMSC) 進行了研究。該研究表明2個月時臨床改善以及6個月時軟骨厚度增加。

間充質(zhì)干細胞療法在骨關(guān)節(jié)炎中的不良事件

必須在臨床試驗中正確描述不良事件 (AE)，并且根據(jù)類型、持續(xù)時間、強度和患者人數(shù) (N) 對其進行評估對于證明支持治療的可靠安全數(shù)據(jù)非常重要。21項研究提供了AE的描述，8項研究報告在臨床試驗期間沒有發(fā)生AE，6項研究沒有顯示AE的數(shù)據(jù)。如表1所示，最常見的AE是在IA注射MSC后立即開始的關(guān)節(jié)疼痛和腫脹（積液）。

輕度和中度AE的數(shù)量分別為89%和11%。未發(fā)現(xiàn)與MSC治療相關(guān)的嚴重AE。盡管AE的持續(xù)時間是評估治療安全性的重要參數(shù)，但57%的臨床試驗并未顯示這些數(shù)據(jù)。總體而言，這些研究表明，間充質(zhì)干細胞治療骨關(guān)節(jié)炎在各自的隨訪期間是安全的。

臨床變量和結(jié)果

表2描述了臨床試驗的主要變量和結(jié)果。在所有審查的臨床試驗中，輕度不良事件占主導(dǎo)地位。自體 (66%) 或同種異體 (20%) BM-MSC和AD-MSC分別是49%和37%臨床試驗中的細胞類型選擇（圖2a），表明MSC具有未開發(fā)的治療潛力來自其他來源。

只有5項研究進行了3至5年和大于5年的隨訪（圖2b），1年以內(nèi)的研究占臨床試驗的60%；然而，這些研究中發(fā)現(xiàn)的異質(zhì)性并沒有為持久的再生和治療效果提供足夠的證據(jù)。

(a) 每個組織來源的MSC的研究數(shù)量。(b) 具有短期、中期和長期隨訪的研究數(shù)量。(c) 參與人數(shù)少、平均人數(shù)和人數(shù)多的研究數(shù)量。(d) 呈現(xiàn)診斷為輕度 (I-III) 或重度 (IV) OA等級的參與者的研究數(shù)量。

NA：不可用；a：表示從基線到后續(xù)；b：分量表的總體平均值；c：實驗組和對照組的唯一手段；WOMAC：西安大略大學和麥克馬斯特大學骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)；KOOS：膝關(guān)節(jié)損傷和骨關(guān)節(jié)炎結(jié)果評分；IKDC：國際膝關(guān)節(jié)文獻委員會評分；PCI：軟骨指數(shù)差；HTO：脛骨高位截骨術(shù)；VAS：視覺模擬評分；WORMSs：全器官 MRI 評分；HA：透明質(zhì)酸；BMAC：骨髓抽吸濃縮物；AMI：自體間充質(zhì)干細胞移植；MAMI：基質(zhì)輔助自體間充質(zhì)干細胞移植；SVF：自體基質(zhì)血管部分；MOAKS：膝關(guān)節(jié) MRI 骨關(guān)節(jié)炎評分；PRP：富含血小板的血漿。

大多數(shù)試驗并未根據(jù)患者的個體特征（例如年齡或肥胖）區(qū)分結(jié)果，盡管這些變量是OA最重要的危險因素之一。此外，只有四項臨床試驗采用兩次劑量IA注射MSCs而不是一次劑量方案，并且77%的研究使用自體MSCs。相當數(shù)量的患者 (N) 參與了I期和II期研究 (71%)，但迄今為止尚未描述III期臨床試驗。29%的研究進行了大型臨床試驗（N >50）（圖2c），這表明很少有研究對OA的治療提供更可靠的統(tǒng)計顯著性，說明了人口變異性。

圖2d顯示大多數(shù)研究 (46%) 包括具有IV級OA證據(jù)的參與者，表明MSC療法可能具有治療嚴重OA的潛力，但沒有一項研究比較不同OA等級組的結(jié)果。

如圖3a所示，67%的研究顯示PROM結(jié)果評分提高了2倍以上，而62.5%的MRI結(jié)果臨床試驗報告有顯著改善（圖3b ）。圖3c顯示71%的研究顯示W(wǎng)OMAC變化大于17個點；該分析基于接受全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)治療的患者的基線和隨訪WOMAC總分的隊列的最小臨床重要差異。這些發(fā)現(xiàn)表明，IA注射MSCs在治療OA和軟骨再生方面是有效的，但它們可能不足以完全修復(fù)軟骨缺損。此外，在15項研究中沒有觀察到WOMAC變化的劑量依賴性改善（圖3d），表明其他變量可能與其臨床療效相關(guān)。

(a) 結(jié)果分數(shù)每提高一倍的研究數(shù)量。(b) 有或無顯著MRI改善的研究數(shù)量。(c) 具有最小臨床重要性WOMAC評分變化（≥17）的研究數(shù)量。( d ) 來自15項研究的 IA 注射MSC劑量呈現(xiàn)的WOMAC評分變化。

臨床試驗和間充質(zhì)干細胞制造的質(zhì)量保證

確保臨床試驗的質(zhì)量，以及MSC生產(chǎn)的質(zhì)量控制和可重復(fù)性，是有意義的細胞療法開發(fā)和評估的重要步驟。臨床研究必須遵循嚴格的方法并避免偏倚，因為這些研究中的可靠證據(jù)對于支持治療決定或建議至關(guān)重要。在這篇綜述中，我們評估了35項臨床試驗，發(fā)現(xiàn)其中85.7%和80.0%分別詳細描述了納入和排除標準以及關(guān)節(jié)內(nèi)注射或外科手術(shù)。

除了MSC療法，大多數(shù)研究（71.4%）沒有使用其他伴隨的干預(yù)措施，例如關(guān)節(jié)內(nèi)注射透明質(zhì)酸、微骨折、軟骨細胞植入、截骨術(shù)和基質(zhì)輔助植入；然而，8.6%的臨床試驗描述了患者在研究期間使用其他藥物的事實，而51.4%沒有提及伴隨藥物的使用。進行其他伴隨干預(yù)或允許患者在臨床試驗期間使用抗炎藥和止痛藥的研究最終會給結(jié)果增加變量，最終會產(chǎn)生偏差并損害對結(jié)果的信心。

細胞特性、純度、無菌性、活力和效力是MSC制造及其治療應(yīng)用的質(zhì)量控制分析的基本特征。這些規(guī)格在監(jiān)管機構(gòu)的指南和產(chǎn)品特定要求中推薦用于細胞治療產(chǎn)品的鑒定，但目前還沒有質(zhì)量控制標準；然而，國際細胞治療學會 (ISCT) 已經(jīng)為MSC的定義制定了最低標準，這些標準對于確保其制造和治療應(yīng)用的質(zhì)量、可重復(fù)性和可靠性至關(guān)重要。

最后，我們發(fā)現(xiàn)89%的臨床試驗描述了MSC制造方法，而83%進行了推薦的質(zhì)量控制測試。這些數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)研究都遵循了MSC治療用途的最低標準。總而言之，這些發(fā)現(xiàn)表明有必要進行更多的臨床試驗，以明確避免患者使用伴隨藥物產(chǎn)生的偏倚。

結(jié)論

我們的回顧表明，IA注射間充質(zhì)干細胞是潛在的安全和有效的醫(yī)藥產(chǎn)品，通過產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)和營養(yǎng)因子在關(guān)節(jié)中創(chuàng)造再生的微環(huán)境，在治療骨關(guān)節(jié)炎中起到信號細胞的作用。本文回顧的臨床試驗表明，這些因素不足以使軟骨缺陷完全再生，但是否可以改進劑量和劑量方案以獲得更成功的治療，仍然難以捉摸。

我們的研究結(jié)果還表明，臨床和質(zhì)量變量可能會干擾所回顧的研究中描述的關(guān)節(jié)軟骨的再生結(jié)果，因此，為了產(chǎn)生可靠的證據(jù)，支持間充質(zhì)干細胞在治療骨關(guān)節(jié)炎中的決定或建議，仍然需要進行更有力的臨床試驗。

主要參考文獻：Carneiro DdC, Araújo LTd, Santos GC, Damasceno PKF, Vieira JL, Santos RRd, Barbosa JDV, Soares MBP. Clinical Trials with Mesenchymal Stem Cell Therapies for Osteoarthritis: Challenges in the Regeneration of Articular Cartilage. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(12):9939. https://doi.org/10.3390/ijms24129939。

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