近日，美國耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院在股骨頭壞死治療方面取得新進(jìn)展，將干細(xì)胞療法與3D成像技術(shù)結(jié)合起來，作為股骨頭壞死治療的新手段。該研究負(fù)責(zé)人Daniel Wiznia博士說:”這種新的干細(xì)胞療法促進(jìn)患者疼痛和功能的改善，干細(xì)胞降低了股骨頭塌陷的風(fēng)險。這意味著需要髖關(guān)節(jié)置換術(shù)和后期再次手術(shù)的年輕患者更少。”

股骨頭壞死是由股骨頭的血液供應(yīng)受損引起的，如果得不到治療，最終可能會導(dǎo)致股骨頭塌陷，需要患者接受髖關(guān)節(jié)置換。據(jù)了解，美國每年有2萬多人發(fā)生股骨頭壞死，通常發(fā)生于30多歲-40多歲。然而，對于這個年齡段的患者，全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)并不理想，因?yàn)樗芸赡軙p，患者后期需要更多的手術(shù)。因此如何防止股骨頭壞死后股骨頭塌陷和髖關(guān)節(jié)置換是目前有待解決的核心問題。

干細(xì)胞結(jié)合3D成像，為患者量身定制治療方案

Daniel Wiznia博士團(tuán)隊(duì)將干細(xì)胞應(yīng)用于股骨頭壞死的治療，首先從患者的骨盆中采集骨髓，然后，將干細(xì)胞從骨髓中分離出來，濃縮，并注射到股骨無血管部分的病變中。干細(xì)胞療法顯示出了令人振奮的結(jié)果。手術(shù)后不久，許多患者股骨頭壞死區(qū)域的血液供應(yīng)恢復(fù)，骨骼重新填充新的細(xì)胞。

目前，該研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用3D成像技術(shù)以便更好地為每個特定的患者量身定做這種治療方法。通過使用計算機(jī)建模，能夠定制圖像并創(chuàng)建針對每個患者的模型，使得醫(yī)生能夠更好地定位病變和壞死骨。使用3D成像技術(shù)后醫(yī)生可以更有針對性的注射干細(xì)胞，使得缺損部位完全愈合，恢復(fù)關(guān)節(jié)的完整性[1]。

間充質(zhì)干細(xì)胞治療股骨頭壞死的多種策略

股骨頭壞死是伴隨著骨壞死和骨重建的過程。然而，由于股骨頭內(nèi)成骨細(xì)胞數(shù)量和功能不足，骨重建的速度不足以補(bǔ)償骨壞死，從而不可避免地導(dǎo)致股骨頭壞死。間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）的特點(diǎn)是具有自我更新能力和分化為多種細(xì)胞類型的潛能，因此其能分化為成骨細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞，用于骨修復(fù)和血管生成。此外，干細(xì)胞可以分泌多種細(xì)胞因子，如IL-6、肝細(xì)胞生長因子（HGF）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）等，通過旁分泌效應(yīng)促進(jìn)壞死區(qū)的血液供應(yīng)。因此，成骨和血管生成是MSCs治療股骨頭壞死最重要的機(jī)制之一[2]。

近年來，已經(jīng)有多個采用間充質(zhì)干細(xì)胞與其他技術(shù)相結(jié)合的方法來治療股骨頭壞死，并取得了臨床療效。

圖片來自文獻(xiàn)[2]

NO.1

髓芯減壓術(shù)聯(lián)合間充質(zhì)干細(xì)胞移植

髓芯減壓術(shù)是早期治療股骨頭壞死最經(jīng)典的方法，它可以降低骨內(nèi)壓力，去除壞死組織，刺激新骨的形成。然而，髓芯減壓術(shù)只有在病變較輕的患者中才能觀察到良好的結(jié)果，對于病變較重患者療效不佳[3]。

因此，科學(xué)家嘗試將髓芯減壓術(shù)聯(lián)合間充質(zhì)干細(xì)胞移植用于治療股骨頭壞死，以達(dá)到1+1>2的療效。早前進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)對照研究[4]，結(jié)果表明，髓芯減壓聯(lián)合自體骨髓單個核細(xì)胞移植治療的患者的臨床評分和平均髖關(guān)節(jié)存活率明顯好于單純髓芯減壓的患者。

NO.2

基因修飾的間充質(zhì)干細(xì)胞移植

隨著基因工程技術(shù)的快速發(fā)展，基因修飾的間充質(zhì)干細(xì)胞在臨床前試驗(yàn)中被認(rèn)為是治療股骨頭壞死的種子細(xì)胞。經(jīng)基因修飾后，間充質(zhì)干細(xì)胞的治療效果顯著提升。

國外一項(xiàng)動物試驗(yàn)[5]探討了血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子-165(VEGF-165)與骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)基因修飾的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)對兔股骨頭壞死的治療作用，結(jié)果提示VEGF-165/BMP-2基因轉(zhuǎn)染增強(qiáng)了BMSCs的成骨作用，提高了新骨的數(shù)量和質(zhì)量，加速了股骨頭壞死后的修復(fù)。

圖片來自文獻(xiàn)[5]

NO.3

間充質(zhì)干細(xì)胞移植與骨組織工程技術(shù)

目前，骨組織工程技術(shù)是骨科研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，其由細(xì)胞，載體和支架共同組成。MSCs由于其優(yōu)異的分化能力，強(qiáng)增殖活性和低免疫原性而成為骨組織工程最理想的細(xì)胞來源。載體或支架可用于調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，不僅通過整合細(xì)胞和受體，而且可為股骨頭壞死區(qū)域提供生物力學(xué)支持。因此，MSCs與載體或支架的結(jié)合有望治療股骨頭壞死的新方法。目前，多種新型材料開始與干細(xì)胞聯(lián)合應(yīng)用于股骨頭壞死治療，不過還處于初步嘗試，需要進(jìn)行更進(jìn)一步的探索。

目前，越來越多的研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞治療股骨頭壞死是安全有效的，有望為股骨頭壞死治療提供新的思路。但仍有一些問題需要解決，如哪些患者適合接受干細(xì)胞治療，最佳細(xì)胞來源、最佳的移植方法以及最佳使用細(xì)胞數(shù)量等。盡管目前仍有許多問題需要解決，但隨著研究的深入，未來干細(xì)胞有望成為股骨頭壞死治療的有效的保留髖關(guān)節(jié)的替代方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]https://medicine.yale.edu/news-article/stem-cells-used-to-treat-avascular-necrosis-of-the-femoral-head/

[2] Xu Y, Jiang Y, Xia C, Wang Y, Zhao Z, Li T. Stem cell therapy for osteonecrosis of femoral head: Opportunities and challenges. Regen Ther. 2020 Nov 28;15:295-304.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33426232/

[3] Rajagopal M, Balch Samora J, Ellis TJ. Efficacy of core decompression as treatment for osteonecrosis of the hip: a systematic review. Hip Int. 2012 Sep-Oct;22(5):489-93.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23100153/

[4] Sen RK, Tripathy SK, Aggarwal S, Marwaha N, Sharma RR, Khandelwal N. Early results of core decompression and autologous bone marrow mononuclear cells instillation in femoral head osteonecrosis: a randomized control study. J Arthroplasty. 2012 May;27(5):679-86.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22000577/

[5]Ma XW, Cui DP, Zhao DW. Vascular endothelial growth factor/bone morphogenetic protein-2 bone marrow combined modification of the mesenchymal stem cells to repair the avascular necrosis of the femoral head. Int J Clin Exp Med. 2015 Sep 15;8(9):15528-34.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26629044/