骨關(guān)節(jié)炎的生物治療年度進(jìn)展

最新：骨關(guān)節(jié)炎的生物治療年度進(jìn)展近年來，人們對治療骨關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）的生物療法的興趣和需求激增。這些“生物療法”制劑通常來源于人體自身，包括富血小板血漿（platelet-richplasma，PRP）、間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞（mesenchymalstromalcells，MSCs）、細(xì)胞療法衍生的細(xì)胞外囊泡（extracellularvesicles，EVs）、分離提純的生長因子等。理論上，這些生物療法可以改善關(guān)節(jié)退變組織結(jié)構(gòu)的代謝，促進(jìn)退變軟骨的修復(fù)。相關(guān)的臨床前研究取得了不少令人鼓舞的正面結(jié)果，而且，由于其來源于自身人體，有很好的生物安全性保障，加之新型流媒體的大量宣傳，越來越多的OA患者在尋求通過生物治療產(chǎn)生臨床療效收益。盡管目前缺乏強(qiáng)有力的臨床證據(jù)支持相關(guān)生物治療的療效，但眾多的生物療法正在用于OA的臨床實踐當(dāng)中。目前在OA治療領(lǐng)域，已注冊的PRP相關(guān)臨床試驗項目超過了150個，與MSCs相關(guān)的項目超過了200項（https：///）。盡管研究人員在競相識別和測試有前景的治療方法，但每種生物制劑的最優(yōu)配方、最佳制備條件，目前仍難以統(tǒng)一和規(guī)范，從而導(dǎo)致研究結(jié)果的不穩(wěn)定性。本文就2022年OA領(lǐng)域PRP、細(xì)胞療法等生物治療方法的研究進(jìn)展，以及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的局限進(jìn)行總結(jié)，同時對生物療法在OA治療中的應(yīng)用進(jìn)行歸納和展望。一、PRP治療相關(guān)進(jìn)展（一）PRP治療相關(guān)基礎(chǔ)研究進(jìn)展PRP是目前骨關(guān)節(jié)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的生物治療方法。PRP由于其良好的安全性、操作的簡易性和成本效益，使其作為一種微創(chuàng)療法而受到歡迎。PRP中血小板釋放的生長因子被認(rèn)為可以通過促進(jìn)軟骨合成代謝、促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖和刺激滑膜細(xì)胞透明質(zhì)酸分泌來改善OA患者的關(guān)節(jié)病理狀況。目PRP已被臨床用于OA和軟骨損傷的治療，但治療效果的證據(jù)并不一致，這也激發(fā)了研究者對這一方法進(jìn)行不斷改良。其中，Lee等考慮到血管內(nèi)皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）介導(dǎo)的血管生成可以抑制關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)，使用了VEGF結(jié)合微球?qū)EGF進(jìn)行分離，開發(fā)了去除VEGF的PRP。結(jié)果顯示PRPVEGF的去除并沒有抑制PRP對體外干細(xì)胞成軟骨分化的影響；與普通PRP治療組相比，去除VEGF的PRP治療組大鼠OA軟骨愈合改善更明顯。Zhou等通過納米技術(shù)對PRP進(jìn)行了改良，將牛血清白蛋白-MnO2納米顆粒分散到透明質(zhì)酸/PRP凝膠中，通過Schiff堿交聯(lián)，制備了MnO2納米酶包封的水凝膠。水凝膠可以作為黏彈性補(bǔ)充劑，牛血清白蛋白-MnO2納米顆?？蓽p輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，PRP可促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖。在大OA模型中，該水凝膠可顯著抑制軟骨基質(zhì)降解，抑制OA的發(fā)展。類似的，Zhang等采用熱敏凝膠系統(tǒng)對PRP源性外泌體（一種EVs）進(jìn)行了改良。PRP源性外泌體目前已被用于組織修復(fù)，但其保留量低，治療效果短。通過將PRP源性外泌體摻入熱敏水凝膠可增加了其在關(guān)節(jié)中的保留時間。體內(nèi)實驗證實，PRP源性外泌體熱敏水凝膠增加了外泌體的局部保留時間，抑制了軟骨細(xì)胞的凋亡和肥大，增強(qiáng)了軟骨細(xì)胞的增殖，延緩了OA的發(fā)展。（二）PRP治療相關(guān)臨床研究進(jìn)展由于缺乏對癥狀和關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)療效的高質(zhì)量證據(jù)，目前大多數(shù)臨床指南并不推薦PRP治療OA。盡管如此，PRP在OA中的應(yīng)用仍在不斷增加。2021年，兩篇發(fā)表在JAMA雜志上的高質(zhì)量隨機(jī)對照研究均顯示，PRP相較于安慰劑對照組并沒有顯著改善OA患者的癥狀和功能。在過去的1年里，仍舊有不少PRP治療OA相關(guān)的臨床研究成果發(fā)表，考慮到研究的異質(zhì)性，以及應(yīng)用場景及人群的差異，需要審慎地解讀相關(guān)研究的結(jié)果。Chu等在中國9家醫(yī)院招募了910例膝關(guān)節(jié)OA患者，比較了PRP注射治療組和生理鹽水注射對照組間，患者癥狀改善情況及關(guān)節(jié)軟骨量變化的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這項針對膝關(guān)節(jié)OA患者的隨機(jī)臨床試驗中，PRP治療組效果優(yōu)于生理鹽水注射對照組。PRP對至少24個月的癥狀緩解和減緩膝關(guān)節(jié)OA進(jìn)展是有效的。Yurtbay等還發(fā)現(xiàn)3次PRP注射比單次注射PRP更有效。但在Lewis等開展的臨床試驗中，發(fā)現(xiàn)在治療早期癥狀性膝關(guān)節(jié)OA患者的12個月隨訪里，不管是單次還是多次注射PRP，相較于生理鹽水對照組，均沒有任何額外的臨床收益。Kirschner等還研究了PRP注射對盂肱關(guān)節(jié)OA的治療效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PRP注射對盂肱關(guān)節(jié)OA患者的疼痛和功能均有改善，但與透明質(zhì)酸注射相比，兩種治療方法的臨床效果沒有明顯差異。Dong等研究了脛骨高位截骨術(shù)（hightibialosteotomy，HTO）聯(lián)合PRP治療重度膝關(guān)節(jié)OA的療效。發(fā)現(xiàn)相較于HTO聯(lián)合透明質(zhì)酸注射，以及HTO聯(lián)合生理鹽水注射，聯(lián)合PRP治療組的癥狀改善及軟骨厚度改善均更顯著。類似的，Zhang等也對HTO聯(lián)合PRP治療膝關(guān)節(jié)OA的療效進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)相較于單純的HTO，HTO聯(lián)合關(guān)節(jié)內(nèi)注射PRP在術(shù)1年內(nèi)改善了膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙寬度；在臨床效果方面，聯(lián)合治療組患者術(shù)后第一年超過最小臨床重要差異（minimalclinicallyimportantdifferences，MCID）的比例更高。還有學(xué)者對不同類型的PRP的臨床治療效果進(jìn)行了研究。DiMartino等比較了富白細(xì)胞PRP與少白細(xì)胞PRP在治療膝關(guān)節(jié)OA時的療效差異，通過雙盲隨機(jī)試驗發(fā)現(xiàn)，在有癥狀的膝關(guān)節(jié)OA患者12個月隨訪中，3次關(guān)節(jié)內(nèi)富白細(xì)胞PRP或少白細(xì)胞PRP注射產(chǎn)生了類似的臨床改善，白細(xì)胞的存在對PRP注射的臨床效果無顯著影響。Mazzotta等比較了臍帶血-PRP與傳統(tǒng)外周血PRP治療髖關(guān)節(jié)OA的安全性和臨床療效。總的來說，兩種治療的改善都是有限的。在臍帶血-PRP治療后兩個月時，患者疼痛及相關(guān)臨床評分均有改善，但只能提供短期的臨床改善。比較分析并沒有證明臍帶血-PRP與外周血PRP相比有額外的臨床收益，但結(jié)果受到OA嚴(yán)重程度的影響，當(dāng)排除晚期OA病例時，臍帶血-PRP顯示出更好的治療潛能。需要進(jìn)一步的研究來確定這種生物療法最合適的適應(yīng)癥和潛力。評估目前發(fā)表的PRP研究的一個主要障礙，是研究者對所使用的PRP制備過程細(xì)節(jié)或確切成分描述不充分。PRP制備相關(guān)的具體信息缺乏，不僅使結(jié)果的解釋變得困難，而且也讓其他研究人員難以進(jìn)行精確的重復(fù)實驗，以及臨床試驗間結(jié)果的比較。因此，PRP在OA中的臨床應(yīng)用和確切療效仍舊處在持續(xù)的爭論當(dāng)中。PRP相關(guān)的特征性描述和制備流程標(biāo)準(zhǔn)化的必要性已獲得學(xué)術(shù)界充分認(rèn)識，隨著越來越多標(biāo)準(zhǔn)化的高質(zhì)量的研究開展，有望確定PRP在OA中的治療前景。二、MSCs治療相關(guān)進(jìn)展（一）MSCs治療相關(guān)基礎(chǔ)研究進(jìn)展MSCs可以從多種組織中分離出來，包括骨髓液、脂肪組織、臍帶血和滑膜組織等。由于其具有多能性（即分化為多種目標(biāo)組織的能力）而被廣泛使用。雖然最初被稱為“間充質(zhì)干細(xì)胞”，但現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)，體外分離的MSCs與干細(xì)胞沒有同質(zhì)性，應(yīng)該更準(zhǔn)確地稱為“間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞”。OA同樣也是MSCs應(yīng)用最早的疾病種類之一，在過去一年中，同樣有豐富的研究成果涌現(xiàn)。Xu等發(fā)現(xiàn)脂肪源性MSCs可延緩大鼠OA的發(fā)展，改善關(guān)節(jié)病理改變，抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NOD-likereceptorthermalproteindomainassociatedprotein3，NLRP3）、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1（Caspase-1）、GasderminD（GSDMD）和腫瘤壞死因子受體1（tumornecrosisfactorreceptor1，TNFR1）的表達(dá)。在體外實驗中，TNF-α可以刺激軟骨細(xì)胞焦亡信號蛋白表達(dá)明顯升高，IL-1β、IL-18等炎癥因子水平升高，細(xì)胞形態(tài)明顯破壞。但當(dāng)與脂肪源性MSCs共培養(yǎng)時，這些表現(xiàn)都出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)。Yang等也發(fā)現(xiàn)了脂肪源性MSCs對OA模型的改善作用，且整體療效優(yōu)于透明質(zhì)酸；脂肪源性MSCs可以通過B細(xì)胞易位基因2的轉(zhuǎn)錄激活抑制OA進(jìn)展。如何通過生物學(xué)材料或生物學(xué)相關(guān)技術(shù)增強(qiáng)MSCs的治療效能也是研究人員關(guān)注的熱點。McKinney等研究了海藻酸鈉微膠囊化對OA微環(huán)境中MSCs免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子分泌的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未包封的MSCs表現(xiàn)出對IL-1β刺激對應(yīng)的細(xì)胞因子無選擇性增加，而包封的MSCs表現(xiàn)出有針對性的分泌反應(yīng)，促炎[白細(xì)胞介素（IL）IL-1β，IL-6，IL-7，IL-8]，抗炎和趨化細(xì)胞因子的表達(dá)增加，說明海藻酸鈉微膠囊化可以調(diào)節(jié)MSCs的旁分泌信號，增強(qiáng)MSCs對OA的治療潛能。Zhang等則通過靜電紡絲明膠納米纖維制備了三維磁性支架，發(fā)現(xiàn)在檸檬酸包被的磁性納米顆粒支架中，MSCs軟骨形成相關(guān)基因選擇性上調(diào)。在體內(nèi)植入之前，磁性支架內(nèi)的MSCs在動態(tài)磁場下的成軟骨預(yù)處理可以獲得更好的骨軟骨修復(fù)。Wang等在旋轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)中生產(chǎn)了MSCs負(fù)載的微載體，這些含有低初始劑量MSCs的微載體通過單次注射獲得了與重復(fù)高劑量MSCs注射類似的修復(fù)效果。Yang等發(fā)現(xiàn)以彈性蛋白原作為MSCs注射培養(yǎng)基時，彈性蛋白原可以有效地促進(jìn)MSCs的黏附、遷移、成軟骨分化，并促進(jìn)軟骨基質(zhì)合成。Miura等則應(yīng)用了一種抗衰老藥物ABT-263預(yù)處理OA患者滑膜MSCs，可選擇性消除衰老細(xì)胞，改善MSCs細(xì)胞功能。MSCs相關(guān)的EVs同樣也是近年來軟骨再生研究領(lǐng)域的熱點。EVs作為細(xì)胞間信使，可攜帶多種生物活性因子，如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、mRNA和miRNA，通過將這些細(xì)胞因子轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞，可以介導(dǎo)相應(yīng)的細(xì)胞治療作用。Li等發(fā)現(xiàn)脂肪源性MSCs衍生外泌體中的MiR-376c-3p可通過靶向WNT家族分泌蛋白3（WNT3）或WNT9a抑制WNT-β-catenin通路，進(jìn)而緩OA軟骨細(xì)胞退化和滑膜纖維化。同樣，還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了人臍帶血MSCs-EVs可以緩解OA進(jìn)展過程中的軟骨退化，其機(jī)制可能是通過傳遞關(guān)鍵蛋白和調(diào)控miRNAs介導(dǎo)的PI3K-Akt信號通路促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極化，以及通過miR-1208靶向結(jié)合METTL3后降低NLRP3mRNA的m6A水平，從而降低炎癥因子釋放，延緩OA進(jìn)展。Ai等還發(fā)現(xiàn)MSCs-EVs可以阻止神經(jīng)生長因子誘導(dǎo)的感覺神經(jīng)元過度興奮，從而降低OA的疼痛反應(yīng)。EVs進(jìn)行生物學(xué)修飾，理論上可以進(jìn)一步增強(qiáng)其相關(guān)治療潛能。Liu等通過體內(nèi)及體外實驗研究了過表達(dá)miR-140-5p的人尿源性干細(xì)胞衍生的外泌體對膝關(guān)節(jié)OA的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種外泌體增強(qiáng)了軟骨細(xì)胞的增殖和遷移能力，抑制了細(xì)胞凋亡，而且通過靶向VEGFA增加了細(xì)胞外基質(zhì)的分泌。Morente-López等則通過慢病毒轉(zhuǎn)染抑制了MSCsmiR-21的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)抑制表達(dá)后提取的EVs顯示出更高的OA治療潛能。Xu等則發(fā)現(xiàn)姜黃素加載到脂肪來源MSCs衍生的EVs后，其軟骨保護(hù)作用得到了增強(qiáng)，可以更有效地緩解OA軟骨的氧化應(yīng)激和軟骨細(xì)胞凋亡（二）MSCs治療相關(guān)臨床研究進(jìn)展MSCs在OA治療方面也開展了大量的臨床研究。一項最新的納入了28項臨床試驗，1494例受試者的系統(tǒng)綜述及薈萃分析指出，MSCs可能是治療OA較好的安全療法，起效時間通常不遲于3個月，維持療效時間不少于12個月。然而，由于證據(jù)和隨機(jī)對照試驗的質(zhì)量普遍較低，這些結(jié)果應(yīng)謹(jǐn)慎推廣。另一項分析脂肪源性MSCs治療效果的系統(tǒng)綜述指出，在個月的隨訪中，與其他常規(guī)治療相比，接受脂肪源性MSCs注射的患者，在疼痛、功能和生活質(zhì)量評分方面獲得了更好的結(jié)果。但是為了更好地評估脂肪源性MSCs的治療潛力，還需要更長的隨訪研究。針對如上所提的隨訪時間短的局限，Kim等進(jìn)行了一項長達(dá)5年的臨床隨訪研究，該項研究招募了11例膝關(guān)節(jié)OA患者，進(jìn)行了單次關(guān)節(jié)內(nèi)注射自體高劑量脂肪源性MSCs治療。隨訪期間無治療相關(guān)不良事件發(fā)生。在注射后6個月至最終隨訪時，VAS和WOMAC總分均有顯著改善。注射3年，MRI成像評分顯著改善。然而MRI或其他放射學(xué)評估的軟骨缺損大小沒有明顯變化。另一項隨訪2年的臨床試驗評估了MSCs在膝關(guān)節(jié)OA患者HTO中的治療作用，MRI和關(guān)節(jié)鏡下評估均顯示MSCs組軟骨再生優(yōu)于對照組，且在治療18個月后，MSCs組的功能改善傾向于比對照組更大。一項納入了38例MRI診斷為膝關(guān)節(jié)單室軟骨Ⅳ級損傷患者的臨床試驗，探索了PRP單獨或聯(lián)合脂肪源性MSCs注射對膝關(guān)節(jié)鏡下行微骨折術(shù)的輔助治療作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PRP和脂肪源性MSCs，與傳統(tǒng)關(guān)節(jié)鏡下骨髓刺激技術(shù)相結(jié)合，似乎增強(qiáng)了軟骨恢復(fù)能力。盡管目前MSCs在OA患者中應(yīng)用越來越廣泛，但使用MSCs作為生物制劑仍存在許多限制。首先，MSCs的質(zhì)量和濃度在很大程度上取決于獲取部位，而且不同來源的MSCs所展現(xiàn)出的細(xì)胞特性也有差異。例如，與骨髓來源的MSCs相比，從脂肪組織獲得的MSCs表現(xiàn)出較差的成軟骨能力。此外，收集和制備MSCs的過程很復(fù)雜，包括骨髓抽吸、梯度離心和單個核細(xì)胞分離等。由于MSCs收集技術(shù)的差異和制備過程的復(fù)雜性，導(dǎo)致不同研究間同樣存在很大的異質(zhì)性，這使得難以對MSCs的治療潛能得出一致的結(jié)論。三、其他生物治療方法研究進(jìn)展（一）其他生物治療方法相關(guān)基礎(chǔ)研究進(jìn)展除了PRP和MSCs這兩類臨床常用的生物制劑以外，近年來，也還有其他多種形式的生物治療方法在OA的治療中開展了研究和應(yīng)用。其中，在基礎(chǔ)研究方面，Zhu等提出了一種基于水凝膠的miRNA傳遞策略，通過創(chuàng)建再生微環(huán)境來緩解軟骨細(xì)胞衰老，從而使受損的軟骨恢復(fù)活力。miR-29b-5p是一種與衰老相關(guān)的miRNA，在OA軟骨中顯著下調(diào)，Zhu等應(yīng)用了一種可注射的生物活性肽納米纖維水凝膠遞送miRNA，發(fā)現(xiàn)持續(xù)的miR-29b-5p傳遞和滑膜干細(xì)胞的募集及其隨后軟骨分化，成功修復(fù)了損傷軟骨，使軟骨細(xì)胞再次活躍。Han等則探索研究了納米脂肪對OA的治療作用，納米脂肪是一種精細(xì)的乳劑，同樣含有豐富的生物活性成分。在這項研究中，納米脂肪被固定在微流體生成的聚乳酸乙醇酸多孔微球中，這種多孔微球可以有效地提高了納米脂肪的軟骨靶向保留效率，同時提供了顯著的潤滑性能。體外實驗表明，納米脂肪微球可以上調(diào)相關(guān)干細(xì)胞合成代謝相關(guān)基因的表達(dá)，下調(diào)分解代謝相關(guān)基因的表達(dá)，以及炎癥和疼痛相關(guān)基因的表達(dá)。大鼠OA模型膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射納米脂肪微球，可減少關(guān)節(jié)骨贅的形成，保護(hù)關(guān)節(jié)軟骨，從而抑制OA的進(jìn)展。（二）其他生物治療方法相關(guān)臨床研究進(jìn)展骨髓抽吸濃縮物（bonemarrowaspirateconcentrate，BMAC）也是一種在OA治療領(lǐng)域應(yīng)用很早的生物制劑。一項最新的臨床試驗比較了BMAC和PRP注射在膝關(guān)節(jié)OA患者中的療效，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組患者療效相關(guān)的評分都有改善，這些改善在注射后3個月達(dá)到穩(wěn)定期，并持續(xù)24個月，但PRP和BMAC之間沒有差異。而一項回顧性的研究卻指出，與PRP相比，BMAC在疼痛視覺模擬評分（visualanaloguescale，VAS）、膝關(guān)節(jié)損傷及OA評分（kneeinjuryandosteoarthritisoutcomescore，KOOS）和西安大略和麥克馬斯特大學(xué)OA指數(shù)（WesternOntarioandMcMasterUniversitiesosteoarthritisindex，WOMAC）評分上分別有29.38%、53.89%和51.71%的顯著改善，提示關(guān)節(jié)內(nèi)自體BMAC注射比PRP注射可更有效地改善癥狀性膝關(guān)節(jié)OA患者的疼痛，并在更大程度上改善其功能。微碎片脂肪組織（micro-fragmentedadipos