介紹:半月板是一種纖維軟骨復(fù)合組織,對(duì)膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性、負(fù)荷分布和減震起著重要作用。此外,半月板可以吸收沖擊力并提供營(yíng)養(yǎng)。半月板主要由水、膠原蛋白、糖胺聚糖等組成,半月板損傷是最常見的運(yùn)動(dòng)損傷之一。半月板損傷后,目前臨床上多采用傳統(tǒng)的修復(fù)、縫合或半月板切除術(shù)。但由于血管數(shù)量有限,難以愈合,甚至可能導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)炎和骨關(guān)節(jié)炎。
因此,正在研究替代再生醫(yī)學(xué)的半月板領(lǐng)域引起了人們的關(guān)注,尤其是干細(xì)胞作為幫助刺激半月板天然組織再生的最佳細(xì)胞來源。
干細(xì)胞由于其獨(dú)特的自我更新、增殖分化、免疫調(diào)節(jié)和可塑性等特點(diǎn),受到越來越多專家學(xué)者的研究,在各種干細(xì)胞類型中,間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 由于攜帶畸胎瘤而具有較低的形成風(fēng)險(xiǎn),在沒有任何倫理問題的情況下,其現(xiàn)成的來源一直是研究對(duì)象大多數(shù)治療應(yīng)用研究。
該研究總結(jié)了半月板損傷的修復(fù)方法,特別是間充質(zhì)干細(xì)胞治療關(guān)節(jié)半月板損傷中的應(yīng)用。許多研究人員在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中采用多種方法用干細(xì)胞治療半月板損傷,以促進(jìn)半月板的愈合。雖然取得了一些成果,但還不能廣泛應(yīng)用于人體,希望在不久的將來能夠應(yīng)用于臨床。
干細(xì)胞修復(fù)半月板損傷的方法
支架和干細(xì)胞組合
由于技術(shù)原因和半月板的局部血管形成,半月板修復(fù)技術(shù)在前幾年取得的成功有限。隨后隨著半月板修復(fù)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了將半月板-關(guān)節(jié)囊復(fù)合體縫合至脛骨平臺(tái)邊緣的新技術(shù)。這可以減少半月板損傷治療中集中技術(shù)對(duì)半月板的擠壓。然而,這樣一來,支架就被完全吸收了,沒有形成新的組織。因此,支架和干細(xì)胞聯(lián)合修復(fù)的方法可以彌補(bǔ)這一缺陷。干細(xì)胞具有極強(qiáng)的自我更新能力和多向分化潛能,有望與支架材料結(jié)合治療半月板缺損。
干細(xì)胞技術(shù)的最新進(jìn)展擴(kuò)大了半月板支架置入術(shù)的能力。脫細(xì)胞半月板細(xì)胞外基質(zhì)(MECM)可顯著促進(jìn)半月板纖維軟骨細(xì)胞的存活和增殖,增加II型膠原蛋白和蛋白多糖的體外表達(dá)。同時(shí),利用3D打印的PCL支架構(gòu)建具有微結(jié)構(gòu)和微環(huán)境的仿生脫細(xì)胞支架。這種無細(xì)胞 PCL-MECM支架表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性,并產(chǎn)生與天然半月板相似的良好生物力學(xué)特性。移植到膝蓋并進(jìn)行內(nèi)側(cè)半月板切除術(shù)的PCL-MECM支架中新半月板的再生可能是兔和羊模型中一種有前途的方法。
總之,3D細(xì)胞打印技術(shù)、PCL-MECM支架與干細(xì)胞相結(jié)合,有助于概括半月板組織在半月板再生的形狀和微環(huán)境方面的特異性?;陂g充質(zhì)干細(xì)胞 (MSC) 和組織工程結(jié)構(gòu) (TEC) 的復(fù)合納米纖維支架有助于防止半月板擠壓和保護(hù)軟骨。這種半月板缺陷總是用纖維軟骨組織修復(fù)。一些研究評(píng)估了由脂肪來源的間充質(zhì)干細(xì)胞 (ASC) 和關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞 (AC) 植入的聚乙烯醇/殼聚糖 (PVA/Ch) 支架在半月板再生中的作用。
結(jié)果顯示,AC/支架組效果最好,其次是AC-ASC/支架組和ASC/支架組。盡管臨床前應(yīng)用還需要進(jìn)一步研究,但這些臨床半月板生物材料修復(fù)策略的研究結(jié)果是有希望的。
總之,人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到以前的觀點(diǎn),即半月板無法修復(fù),可以使用修復(fù)技術(shù)和結(jié)合支架和干細(xì)胞注射的生物增強(qiáng)來進(jìn)行治療。
干細(xì)胞注射
許多研究試圖用間充質(zhì)干細(xì)胞修復(fù)半月板。如圖所示圖1許多人對(duì)使用間充質(zhì)干細(xì)胞和富含血小板的血漿等生物制劑治療半月板損傷很感興趣。治療程序和輔助藥物包括愈合反應(yīng)的機(jī)械刺激、骨髓抽吸濃縮物、纖維蛋白增強(qiáng)劑、間充質(zhì)干細(xì)胞、富血小板血漿和其他正在開發(fā)的單獨(dú)或聯(lián)合使用的藥物。尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞,在改善和修復(fù)關(guān)節(jié)半月板方面具有巨大的研究潛力。
至于干細(xì)胞促進(jìn)關(guān)節(jié)半月板修復(fù)的機(jī)制,有一種基于間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)的組織工程策略來測(cè)試其在軟骨再生方面的可行性。一些研究從關(guān)節(jié)鏡灌注 (AFF-MSCs) 中獲得了新的干細(xì)胞來源,其中可能含有大量來自滑液和滑液的MSCs。
實(shí)驗(yàn)證明用一步快速交聯(lián)多肽DA/HA水凝膠包裹干細(xì)胞具有非常令人鼓舞的軟骨再生潛力干細(xì)胞 (SF-MSC) 分化為半月板纖維軟骨細(xì)胞 (MFC)。來自半月板內(nèi)外區(qū)域的ECM成分可以促進(jìn)三維光交聯(lián)水凝膠中間充質(zhì)干細(xì)胞的軟骨形成。這些發(fā)現(xiàn)表明脫細(xì)胞半月板ECM具有區(qū)域特異性生物活性。
除了間充質(zhì)干細(xì)胞外,同種異體三維形狀的脂肪來源干細(xì)胞 (ADSC) 也被植入部分半月板切除的兔模型中。結(jié)果表明,他在兔子體內(nèi)存活并粘附在缺損區(qū)域,促進(jìn)了半月板的組織學(xué)愈合。
許多關(guān)于用干細(xì)胞修復(fù)半月板的研究顯示了有效性。然而,MSC的壽命、在損傷部位的持久性和治療效果之間的關(guān)系仍不清楚。mECM 對(duì)微囊化MSCs反應(yīng)和半月板綜合修復(fù)的影響表明mECM水凝膠可能是一種非常有前途的載體??梢赃\(yùn)輸 MSC 以長(zhǎng)期修復(fù)半月板組織。
此外,還可以注入來源于特定組織的ECM水凝膠,為細(xì)胞輸送提供仿生環(huán)境,實(shí)現(xiàn)組織缺損的無縫再生。半月板ECM水凝膠中的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 (hMSC) 促進(jìn)注射后的組織再生。它可以防止關(guān)節(jié)間隙狹窄和骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)展。因此,該研究建議使用組織特異性半月板 ECM 衍生水凝膠來輸送治療性 hMSC,以治療半月板損傷。這些研究對(duì)于探索其臨床應(yīng)用具有重要價(jià)值。
結(jié)論
間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)為軟骨再生帶來了希望,并在動(dòng)物模型中取得了良好的效果。但是,從目前動(dòng)物研究的內(nèi)外部有效性來看,沒有證據(jù)表明干細(xì)胞可以在人體內(nèi)形成類似于原始人類半月板的半月板。因此,需要更深入的研究。此外,干細(xì)胞的制造工藝是否規(guī)范,骨組織工程的臨床方法能否規(guī)?;l(fā)展,臨床前研究能否有效轉(zhuǎn)化為臨床試驗(yàn)等,都需要進(jìn)一步研究。
討論
干細(xì)胞組織再生技術(shù)修復(fù)半月板損傷的研究剛剛起步,尚未廣泛應(yīng)用于臨床。半月板干細(xì)胞修復(fù)的治療效果無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。此外,干細(xì)胞純化和儲(chǔ)存的高成本,以及需要多次注射治療,也是目前無法完全實(shí)施的因素。
然而,人體研究很有希望,MSCs在肌肉骨骼系統(tǒng)中具有巨大的潛力。未來幾年,間充質(zhì)干細(xì)胞可能在半月板修復(fù)中發(fā)揮重要作用。
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