1。介绍
关节软骨有一个可怜的自愈潜能,主要是由于缺乏vascularisation和未分化细胞的缺乏
1 ]。因此,如果焦点软骨病变不及时治疗,他们可以发展到更广泛的缺陷和可能最终需要关节置换手术如果保守治疗选项失败。本综述的目的是详细描述最近的发现在这两个基础和临床研究,适应细胞来自各种细胞来源的软骨修复策略。
目前治疗软骨修复主要集中于骨髓刺激技术:如磨料软骨成形术、软骨下钻孔、微裂缝,最近,nanofractures [
2 ]。这些技术的目的是允许迁移到受损区域和多功能的后续chondrogenic分化骨骨髓来源间质干细胞(bmsc)。然而,通常,再生组织并不拥有相同的生化和生物力学性能的天然软骨;因此,无法抵抗的持续压力,和它迅速退化
3 ]。因此,关节软骨损伤的新治疗方案已经在最近几十年,由于有前途的结果与开发新的治疗选择。
组织工程策略旨在受损组织再生和恢复生物和生物有效的关节面。这需要三个组件,这可能是交替的总和。第一个是可以分化成合适的细胞来源,和维护,具体细胞表型;在这个领域的研究形成了本文的身体(见表
1 )。另外,信号分子如生长因子、细胞因子,或激素刺激细胞生长和分化,传统上,支架是用来提供足够的三维环境中(
4 ,
5 ),尽管scaffold-free技术也成功(综述Shimomura et al。
6 ])。
表1
总结最近的结果的应用干细胞和祖细胞软骨修复和再生。
(一)
作者
一年
细胞来源
模型
实验研究
的不利影响
重要发现
Shafiee et al。
2011年
软骨
老鼠
扩散,tumourigenesis multipotency鼻septum-derived成年细胞
没有一个
nc保留chondrogenic潜在直到35。标记显示chondrogenic等于bmsc的能力
Amaral et al。
2012年
软骨
在体外
核扩散和multipotency鼻中隔软骨表面区细胞软骨修复的上下文中
NA
颗粒细胞文化导致没有TGF -软骨形成
β 或者每个位置。nc是CD105+ ,CD73+ ,CD44+ ,CD146−
Pelttari et al。
2014年
软骨
人类(10)、老鼠、山羊
适用性的成年人neuroectoderm-derived鼻软骨细胞为关节软骨修复
没有一个
nc扩散更快,更比Acs chondrogenic
在体外 。
在活的有机体内 4个月后,观察缺陷填充
江等。
2016年
软骨
人类(15),老鼠
软骨修复的潜力居民软骨干细胞/祖细胞
没有一个
ACs成为CD146+ 在高密度二维文化,chondrogenic bmsc的潜在相似。
在活的有机体内 结果是有前途的
相关等。
2016年
软骨
老鼠,兔子
潜在的单身居民纤维软骨干细胞(FCSC)再生软骨,骨骼,和造血的隔间
没有一个
FCSCs自发产生软骨原基
在活的有机体内 当时改建成骨小梁。添加sclerostin维护FCSC池,导致软骨细胞分化和软骨修复
在活的有机体内
研究员等。
2017年
软骨
在体外
人类衰老的健康和患病的膝盖关节软骨再生潜力而不是本身
NA
祖细胞的数量更大(2 x,
P
<
0.001
在OA比健康的软骨组织。分组人口OA-derived细胞的增殖潜力和减少接受早期衰老
在体外 。衰老细胞的增加可能导致疾病表型
Pittenger et al。
1999年
BM
在体外
维护multipotency成人bmsc在个人
NA
成体干细胞可以诱导分化专门为adipocytic, chondrocytic和成骨的血统
Wakitani et al。
2004年
BM
人类(2)
自体BMSC移植的有效性以及髌修复关节软骨全层缺损的2个人
没有一个
临床症状(疼痛和行走障碍)显著降低。6个月存在切口漏益处是4 - 5年。充满了纤维软骨关节镜检查发现缺陷
Wakitani et al。
2011年
BM
人类(41)
安全的自体软骨缺陷的BMSC移植
没有一个
在任何一个病人没有肿瘤或感染的报道。五全膝关节置换由于发展办公自动化
黄等。
2013年
BM
人类(56)
注射自体BMSC主义者与微裂缝和胫骨截骨术
没有一个
实验组显示更好IKDC (
P
=
0.001
),Tegner (
P
=
0.021
),MOCART (
P
<
0.001
)和Lysholm (
P
=
0.016
)成绩
(b)
作者
一年
细胞来源
模型
检查是什么
的不利影响
重要发现
Vangsness等
。
2014年
BM
人类(55)
安全和对OA的变化影响人类bmsc膝盖关节内注射后同种异体
没有一个
膝盖半月板再生和改善的证据与同种异体人类间充质干细胞治疗后疼痛
米兰球迷等。
2014年
BM
人类(25)
BMAC (BM吸入集中)大型膝盖全层软骨缺损的修复
没有一个
显著改善Tegner,马克思,Lysholm脉管,IKDC主观的,三星得分在最后的随访与各自术前评分(
P
<
0.001
);核磁共振分析最后的随访显示稳定的植入和缺陷的完整填写在20到25名患者
维加等。
2015年
BM
人类(30)
注入同种异体BMSC主义者的影响与透明质酸治疗膝OA
没有一个
在1年随访,软骨形成cell-treated缺陷显著改善控制权(HA)治疗的缺陷
中川et al。
2016年
BM
老鼠
Lubricin表达式和软骨形成bmsc使用球&悬滴文化
在体外 和
在活的有机体内
NS
治疗组的得分显著高于对照组当评估在8 - 12周
陈等人。
2016年
BM
兔子
PTH-treated与未经处理的bmsc嵌入在纤维蛋白胶引起的关节软骨损伤的修复的兔子
没有一个
只有分数显著增加(
P
<
0.05
)PTH-treated与non-PTH和未经处理的组织。显著增加的水平II型胶原蛋白和甲状旁腺素和non-PTH aggrecan信使rna和蛋白质组(
P
<
0.05
)
夏皮罗等。
2017年
BM
人类(25)
BMAC从双边骨关节炎治疗膝盖疼痛
没有一个
在所有组膝盖疼痛减少,尽管BMAC和生理盐水组之间无显著差异(
P
>
0.9
)
四郎等
。
2008年
滑膜
兔子
“地方附着技术”,滑膜干/祖细胞的注射主义者坚持10分钟内缺陷的网站
NA
增加细胞依附与改善软骨修复在24周。据报道,60%的注射细胞粘在现场
中村等。
2012年
滑膜
猪
坚持synovium-derived细胞软骨缺陷和对软骨的影响
没有一个
软骨基质中发现所有治疗缺陷与对照组。Wakitani和icr分数明显高于治疗组(
P
<
0.05
)。高chondrogenic滑膜细胞和BM的潜力,脂肪,肌肉,或periosteum-derived细胞
漫画家关谷神奇等。
2015年
滑膜
人类(10)
“地方附着技术”使用自体synovium-derived干细胞/祖细胞
1病人修复软骨的颤动
滑膜细胞的移植被认为是有效的:Lysholm和mri评分/ 3年+随访期间(包括增加
P
=
0.005
)
麦等。
2016年
滑膜
老鼠
Chondrogenic潜力synovium-derived sca-1-positive干细胞/祖细胞注射到关节受伤
NS
关节内注射本来就+ 绿色荧光蛋白+ 滑膜细胞C57BL6和推广/ MpJ“super-healer”老鼠C57BL6小鼠软骨损伤后导致类似水平的软骨修复。与细胞导致软骨修复治疗,明显比未经处理的缺陷
Baboolal et al。
2016年
滑膜
狗
HA在MSC对软骨的作用
NS
这是证实哈抑制MSC-cartilage附件
Diekman et al。
2010年
脂肪
在体外
chondrogenic ADSC的潜力和BMSC的差异在不同的培养条件
NA
ADSCs和bmsc要求不同
在体外 培养条件达到最佳chondrogenic结果。虽然ADSC和BMSC接受chondrogenic分化在各种条件下的测试,综合了矩阵在更广泛的条件
Koh等
。
2013年
脂肪
人类(18)
结果注射自体主义者ADSCs治疗膝OA
一个案例的疼痛和肿胀
显著减少WOMAC评分(
P
>
0.001
相对于preop)水平。Lysholm分数从40.1分提高到73.4分(
P
>
0.001
),而血管平均分数降低了在此期间的研究从4.8到2.0 (
P
>
0.005
)
乔等人
。
2014年
脂肪
人类(18)
安全性和有效性的膝关节OA注射自体ADSC主义者
没有一个
改进被认为在高剂量组(WOMAC &改善脉管在6个月)。显著减少软骨缺陷大小的软骨体积的增加在某些缺陷站点在6个月
Koh et al。
2015年
脂肪
人类(30)
对膝OA注入ADSCs和关节镜灌洗
轻微的膝盖疼痛,用药物解决
这项技术似乎是有效的软骨愈合,减少疼痛,改善功能
Koh et al。
2016年
脂肪
人类(80)
ADSCs纤维蛋白胶和微裂缝(MFX)与MFX孤独患者有症状的膝关节软骨缺陷
NS
两治疗组改善多个临床结果;然而,在病人更大程度的改善ADSC除了MFX
珀耳斯等。
2017年
脂肪
人类(18)
关节内注射不同剂量的ADSCs
不稳定心绞痛报道1例,5小AEs报告通过四个病人潜在的相关程序
所有剂量组看到了总体负面趋势WOMAC(疼痛、僵硬和功能),血管,和SAS,尽管这些数据只在低剂量组是重要的
看到et al。
2013年
外周血
人类(50)
术后注射透明质酸有或没有PBSC主义者
没有一个
一个不重要的(
P
=
0.8
)增加IKDC PBSC小组分24个月。一个重要的(
P
=
0.013
)提高MRI评分PBSC小组18个月
傅等
。
2014年
外周血
兔子
动员兔子PBSCs与兔子bmsc
在活的有机体内 软骨形成
没有一个
PBSCs chondrogenic潜力大于bmsc
在体外 同样,尽管两种细胞类型执行
在活的有机体内 化验软骨修复
傅et al。
2014年
外周血
人类(1)
注射自体激活PBSCs +自体骨膜瓣软骨的病变
没有一个
重新审视关节镜检查显示术后8个月的光滑表面。CT和MRI评估试运行相比显示出了极大的提高
看到et al。
2015年
外周血
人类(8)
自体PBSCs HA和伴随的内侧open-wedge高胫骨截骨术
没有一个
在25个月以来的后续,关节镜检查和活检显示光滑、完整再生组织富含II型胶原和蛋白多糖,与I型胶原蛋白
Ha et al。
2015年
脐带
Minipigs
透明质酸水凝胶能力的人类UBSC细胞系(对空的缺陷)修复骨软骨缺损
没有一个
缺陷得到细胞+ HA有更多的safranin-O-positive染色,更多的再生软骨,更好的整合与周围的组织。irc分数在细胞移植的缺陷比在空的缺陷
李等人。
2016年
脐带
在体外
这是决定人类ACs coculture能否增加chondrogenic人类UBSCs的潜力
NA
间接coculture chondrogenic标记的表达增加。然而,qPCR、世行和2 d包含IHC数据包含矛盾
Gomez-Leduc et al。
2016年
脐带
老鼠
Chondrogenic潜在的人类UCBSCs播种在I / III型胶原海绵±Chondrogenic因素
NS
UBSCs培养
在体外 TGF -
β 1和BMP-2植入裸鼠。细胞生长因子在一个
在体外 阶段产生软骨基质富含II型胶原蛋白。没有支架进行钙化而是II型collagen-rich ECM沉积
公园等。
2017年
脐带
人类(1)
移植人类UCBSCs 4% HA水凝胶成一只兔子滑车缺陷
没有一个
血管、IKDC & WOMAC改善。在1年随访,重新审视关节镜和活检显示光滑safranin-O-positive透明软骨的外围集成。MRI显示缺陷填充,修复组织,丰富和良好的集成与周围的组织
公园等。
2017年
脐带
人类(7)
大骨软骨缺损的治疗自体UCBSCs哈水凝胶
没有一个
再生组织很厚,光滑,光滑的白色与周围组织有良好的集成和类似hyaline-like软骨与丰富的插科打诨的内容。没有观察到骨形成或过度生长
公园等。
2017年
脐带
兔子
人类自体UCBSCs和HA的功效为软骨再生水凝胶
没有一个
宏观上,细胞+水凝胶产生更好的软骨形成水凝胶或未经处理的控制。再生组织是光滑和II型胶原蛋白丰富
拿拿淋:不适用;NS:不是。
生长因子、细胞因子和激素用于刺激细胞增殖(由于低数量的内生祖细胞)和诱导chondrocytic分化(没有诱导肥大或引起转换)导致collagen-rich的分泌细胞外基质(ECM)。生长因子产生的影响通过绑定激活,特定的膜结合受体(通常是跨膜)。配体的激活绑定通常会导致细胞内的信号级联(如MEK / ERK蛋白激酶C和PI3K / AKT)和/或转录因子,导致基因表达改变。增殖和分化相关基因的共同目标是纤维母细胞生长因子2 (FGF-2),已用于BMSC扩张(
7 ),而胰岛素样生长因子1被应用到chondrogenic外周血(PB)细胞分化[
8 )和修复软骨缺损的兔子
9 ]。TGF -的成员
β 总科,其中包括TGF -
β 1,每个位置2,4,7,已被证明影响软骨的发展(
10 )但可能倾斜对肥厚性软骨形成和软骨内成骨分化(
11 ],TGF -
β 人类一直与癌症进展(
12 ]。另外,生长分化因子5可以调节关节软骨细胞的分化
11 至少部分通过抑制BMP4通路(
13 ]。
基质细胞数量的方法分离和制备并不是标准化的。事实上,隔离和制备的方法和程度
体外 操纵在实验室和捐赠组织来源的差异很大。一般来说,组织样本收获在无菌条件下,细胞分离通过不同的方法(酶消化或直接文化)。随后,细胞培养
在体外 不同的条件。最受欢迎的方法诱导软骨形成由颗粒文化条件培养基,富含胰岛素,地塞米松,抗坏血酸、丙酮酸钠,和生长因子,如TGF -
β 每个位置(或
14 ]。软骨形成由细胞外基质的分析证实了笑料的(生产)和软骨的基因表达标记(即。胶原蛋白II型,Sox-9)。
支架材料的选择十分重要,因为正确的三维微环境是重要的生长和分化的细胞(
5 ,
15 - - - - - -
18 ]。这种微环境不仅包括材料构成支架及其特点(如孔隙度(
19 ],刚性[
18 ),和生物降解性
16 ])也
在体外 培养条件(媒体配方,以及液压和机械力(
20. ,
21 )和氧含量(
22 细胞暴露于])。
因此,生长因子和支架通常结合细胞再生的目的。软骨修复,已经可以浏览一些细胞来源和其他人正在迅速崛起;本手稿的目的是提供一个概览的最新发展领域,尤其关注干细胞。
2。终末分化为软骨细胞或多功能细胞修复
关节软骨细胞被广泛用于自体软骨细胞移植在过去的几年中。然而,关节软骨细胞的使用是有限的几个因素:发病率在丰收的网站,第二次手术的要求,和细胞去分化
在体外 扩张(
4 ,
23 - - - - - -
25 ),需要由有限数量的收获的细胞。替代分化软骨细胞的来源进行了调查,最近,在一个first-in-human审判,自体鼻中隔软骨细胞被用于修复关节软骨全层缺损的膝盖(
26 ]。在2年随访,临床评分的变化范围(IKDC,三星疼痛,三星症状,三星功能在日常生活中,三星相比,运动,和三星的生活质量,相对于preintervention)是积极的和过程确认的安全
26 ]。II期临床试验(NCT01605201)目前正在确认这些数据。
干细胞是巨大潜力的细胞来源,可以分离出一系列不同的组织。这些细胞构成自我更新的人口,可以接受multilineage分化(
27 ]。多能胚胎干细胞来源于受精的鸡蛋,和他们可以分化成任何的三个胚芽层(内胚层、中胚层和外胚层);因此,他们有可能分化成任何细胞谱系。这些细胞在组织工程的作用调查末以来的90年代;然而,随着诱导多能干细胞(万能),潜在tumourigenicity和伦理问题限制了其在临床试验中使用的例外(脐cord-derived干细胞(
28 ,
29日 ])。相反,成人干细胞产后可以更容易地用于组织工程。这些细胞自我更新和multilineage潜力有限
27 ,
30. ,
31日 ),但它们可以独立于任何年龄的人没有胚胎干细胞的伦理困境。术语“间充质干细胞(MSC) [
32 描述一个特定族群的成体干细胞的基础上建立“最低标准”被国际社会细胞治疗(ISCT) [
33 ,
34 包括几个细胞表面标记,坚持塑料培养皿中,可能分化成chondrogenic,成骨,肌原性的,脂肪形成的,tenogenic血统。细胞数量符合这些标准可以从几个孤立的组织:骨髓,滑膜,脂肪组织,骨膜,外周血、脐带血,以及内心的膝盖软骨的一部分。然而,它必须被指出,通常,这些细胞群被命名为“干细胞”可能更准确地描述为茎cell-containing人群。频繁,multipotency和自我更新能力的细胞不报道,尽管存在简单的测试,比如克隆形成试验(CFU)。实际数量的干细胞与组织有着极大的差别取决于患者的年龄,该技术用于隔离,和源组织(
31日 ]。遗漏的数据使它具有挑战性的评估的真正作用干细胞与间质细胞在这些研究中,进行有意义的比较不同的研究(
35 ]。最后,“MSC”一词有时被用于任何额外信息的组织起源,而从骨髓基质细胞种群隔离或脂肪组织,例如,可能都符合ISCT标准“MSC”;他们不同的表观遗传
36 )和表型水平(
37 ,
38 )包含这个信息至关重要。
chondrogenic众多干细胞的潜力进行分析对其可能在组织工程中使用。也许,最明显的来源的干细胞再生软骨软骨组织本身,和许多研究试图隔离并利用cartilage-resident干/祖细胞的再生能力,一些取得了巨大的成功
39 - - - - - -
41 )(见表
1 )。早期研究之后的插图multilineage bmsc的潜力(
27 ]上世纪最后高潮的示范独家和稳定的克隆BMSC种群分化成软骨细胞(
41 ]。从那时起,研究人员资本组织的干细胞/祖细胞的多样性可以提取。
以后,我们将会非常地描述不同组织来源的干细胞(图
1 )。
图1
干细胞来源软骨修复。
![]()
2.1。软骨
组织工程策略利用自体cartilage-derived干细胞/祖细胞一直试图自1980年代末(
42 - - - - - -
45 ]。软骨的主要非细胞特征(
44 )结合祖细胞的缺乏一直是一个障碍对其使用;然而,一些已经成功使用在膝盖的关节软骨细胞的居民(
42 ,
45 )和下巴(
39 ]。软骨细胞和cartilage-resident细胞的优势是他们的生存能力在缺氧环境中发现伤口/植入。成功的结果也被报道使用细胞取自鼻中隔[
26 ,
46 - - - - - -
48 ]。
膝盖的关节软骨是一层薄薄的主要非细胞结缔组织,保护和促进关节的运动
44 ]。由于低数量的居民祖细胞和挑战在定义的特点,软骨干细胞/祖细胞(
1 ),软骨分离已经证明多没有益处
在体外 软骨生产和任何
在体外 操作后必须检查意想不到的后续骨或tumourigenesis植入。
最近,居民软骨祖细胞与自体软骨组织被证明的形式组织透明软骨的特点当ectopically植入小鼠模型;这是由高密度二维数据文化(
39 ]。这些细胞被扩大
在体外 和膝盖植入胶原支架的患者。病人报告显著改善(使用IKDC和Lysholm评分系统);重要的是,核磁共振表明,植入物覆盖缺陷的网站,没有肥大在场的迹象;植入物的一个子集的组织学检查显示没有钙化,炎症,或vascularisation。除了改善临床分数,14的15个患者1年内恢复体育活动的干预,表明这种方法的实用价值提高病人的生活质量。
另一项研究克服了居民缺乏纤维软骨干细胞(FCSC)通过延长颚关节软骨
在体外 文化(
37 ]。动物研究表明,单个FCSC能够生成软骨模板被改建为骨和骨髓空间,包括造血微环境,没有外源性刺激成骨支架(如羟磷灰石),基底膜基质或因素,如bmp。这似乎是个好消息骨组织工程师,但没那么好了,因为软骨再生形成关节内的骨头并不是一个理想的结果。然而,作者描述的机制的居民FCSCs维护,虽然sclerostin抑制WNT信号。事实上,应用sclerostin青睐FCSCs分化成成熟的软骨细胞和帮助软骨修复软骨损伤的兔子模型(
37 ]。
细胞的潜力的鼻中隔软骨组织工程应用暗示了基本研究从2011年到2012年(
46 ,
48 ]。通过
在体外 实验和小鼠的研究中,固有的潜在chondrogenic鼻软骨细胞(nc)被证明是相似匹配的bmsc与nc进行软骨形成颗粒从TGF -文化没有刺激
β 或者每个位置
46 ]。值得注意的是,nc chondrogenic能力保留更长的时间,直到通过35岁,符合观测nc显示低水平的衰老标记bmsc(比
48 )这将表明,nc可以有利的组织工程策略,呼吁多次体外扩张。肉瘤nc已被证明具有更大的潜在单独使用(超过三倍)和增殖快,关节软骨细胞(
38 ]。不像bmsc, nc并不容易脂肪形成的感应(
46 ,
48 ),可能由于BMP2的水平明显高于mRNA在nc (
48 ]。
在活的有机体内 ,nc没有tumourigenicity或转移的迹象显示小鼠4个月后,和临床数据表明,自体
体外 扩大nc充满了缺陷,没有分层的迹象后,类似的一段时间(
38 ]。
2.2。骨髓
大量临床信息的适用性骨髓基质细胞(bmsc)软骨组织工程。从初步结果显示软骨修复的潜力
41 )到多个临床试验(
45 ,
49 - - - - - -
54 ),有充分的证据说明bmsc软骨缺损修复的适用性。大多数的研究都集中在使用自体的细胞(
45 ,
49 - - - - - -
51 ,
53 ,
54 ];然而,也有一些成功的实例应用同种异体干细胞制剂软骨修复(
52 ]。
去除骨髓的通常是通过从骨盆的髂骨愿望。虽然这是微创比其他一些方法,收集细胞,干细胞/祖细胞的数量获得不高和某种形式的扩张往往是执行以获得足够的细胞数量。除了担忧失去细胞multipotency在2 d细胞培养(
55 ),这是扩大BM基质细胞样品的标准方法。在某些情况下,2 d扩大细胞群然后嵌入或播种脚手架提供刚度和形式,在植入缺损部位:支架材料的选择并不是微不足道的,可能影响嵌入式的分化细胞(
56 ]。2 d扩张其次是植入的疗效在cartilage-based脚手架已经证明在实验室和在诊所
45 ,
49 ,
51 ,
53 ,
54 )与后续乘以11年(
53 ]。临床上scaffold-based BMSC移植导致各指标显著改善生活质量和关节功能,包括增加流动性和减少痛苦。虽然不是所有的病人愿意接受重新审视评估软骨形成和关节镜检查报道,一些数据表明,一些存在缺陷满心纤维软骨(
49 ]。Scaffold-free bmsc管理局扩大
在体外 形成一个“细胞表”也被证明是有效的在软骨缺损动物模型(12周
7 ]。FGF-2,结合chondrogenic因素,指出提高chondrogenic分化以及细胞生长(
7 ]。关节内注射(一、)伴着孤独的
57 ,
60 ,
61年 ]或用其他材料(如透明质酸(HA)) (
59 )已经应用于软骨修复的临床研究。结果大多是积极的,改善患者关节软骨和半月板修复在bmsc与控制(当分析IKDC Tegner, Lysholm分数,以及核磁共振和MOCART成绩除了评估疼痛和生活质量)(
50 ,
54 ]。
由于低频的干细胞/祖细胞在大英博物馆和所需的时间
在体外 扩张(通常是几个星期),另一种方法已被用于骨髓抽出物集中(BMAC) [
49 ,
50 ]。这种技术产生了好坏参半的结果用于治疗骨关节炎(OA)和膝盖软骨缺陷。米兰球迷和他的同事描述了一个案例系列显著改善在多个得分矩阵(Lysholm Tegner,马克思,脉管,IKDC主观的,和三星的分数:
P
>
0.001
)41个月术后)(存在切口漏,相对于干预前相同的测试(
49 ]。另一方面,夏皮罗et al .,在双边OA的随机对照试验治疗,注射生理盐水或BMAC患者,随访6个月,却发现疼痛的程度提供相似的治疗和控制两组(
50 ]。一个额外的技术涉及到
在体外 使用FGF-2迅速扩大自体bmsc,它是可行的生成scaffold-free骨软骨移植因此部分克服通常限制数量的bmsc获得从病人
7 ]。
必须注意当使用细胞来自大英博物馆的软骨修复,细胞产生透明软骨生长板软骨细胞的不同在大英博物馆形成肥厚性软骨,然后改建为骨(
13 ,
57 - - - - - -
60 ]。同时,有证据表明bmsc的分化和克隆形成潜在减少供体年龄,一个潜在的障碍自体在老年人使用(
61年 ]。
未来前景的bmsc软骨工程包括3 d打印技术的应用与各种团体组织工程报告在三维支架材料的制备
62年 - - - - - -
64年 ]。最近,这个概念被带到下一个合乎逻辑的步骤,和可行的bmsc和各种聚合物的混合物被用来创建一个3 d ECM含有活细胞活了下来
在活的有机体内 并表示chondrocytic分化的标志(
62年 ]。
2.3。滑膜
它已被证明,通过血统追踪,关节软骨细胞来源于滑膜关节祖细胞,或地区间的细胞(
57 ],它不会导致生长板,从而形成骨软骨内成骨。这是一个优势在软骨组织工程领域的异位骨化是要避免的。关节软骨细胞的发展,而不是肥厚性软骨细胞,已被证明是影响TGF -
β 途径,而不是通过BMP4信号(
13 ]。
滑膜细胞已经评估了他们在软骨修复使用,尽管一些临床数据发布。然而承诺基本在动物模型的研究表明synovium-derived连续研究细胞代表一个有效的选择。Mak等
。 发现滑膜本来就人口+ 祖细胞与固有chondrogenic潜在的增加显示软骨修复后4周注射主义者在小鼠模型
65年 ),而Baboolal和他的同事们现在结果表明HA滑液中抑制初始基质细胞和软骨之间的相互作用
66年 ]。这些最后的结果可能是显著的抑制早期绑定事件可以修复潜在的有害的细胞注入。事实上,一系列的研究从日本东京医疗和牙科大学的研究人员说明细胞早期依恋的意义通过使用他们的“地方附着技术”,短时间内(10分钟)联合静止是充分的改善附件synovium-derived干细胞数量和结果的显著提高治疗在非人类的动物和临床研究(
67年 - - - - - -
69年 ]。
2.4。脂肪组织
2001年,祖克等人表明,脂肪基质干细胞/ (ADSCs)可以分化为软骨细胞,脂肪细胞,成骨细胞(
70年 )铺平了道路的研究自体ADSCs在再生医学中的应用
71年 - - - - - -
73年 ]。在邻近的骨再生医学领域,在BMSC-based或ADSC-based细胞疗法的支持者引用了组织与其他的优点
40 ),这同样适用于软骨工程。字段之间有相似之处,各种优点有所重叠。一方面,可访问性和大量的脂肪组织是一个明显的优势在有限的体积,可以收集到的骨髓,用更少的并发症。ADSCs被证明单独使用潜在更高和更低的成骨分化倾向(
74年 ]。另一方面,ADSCs与bmsc的再生潜力,为毫升,似乎支持使用丰富的越少,难以获得,伴着。的确,
在体外 比较chondrogenic潜在的人类bmsc ADSCs认为bmsc具有更大的比匹配ADSCs chondrogenic潜力[
75年 ,
76年 ]。从2010年一篇重要的论文强调了潜在的缺陷比较BMSC ADSC的软骨再生使用
在体外 培养条件优化一个细胞类型,以牺牲其他的(
71年 ]。然而,同一作者得出的结论是,虽然ADSCs和bmsc接受chondrogenic分化,正是后者产生更大数量的矩阵在更大范围的文化条件。
近年来,许多临床研究集中在chondrogenic ADSCs[的潜力
71年 ,
74年 - - - - - -
77年 ]。乔等人相比,不同剂量的自体ADSCs管理通过注射主义者在I和II期临床试验,得出更好的结果呈正相关的ADSCs [
77年 ]。最高剂量(1亿细胞)产生光滑光滑的白色软骨与软骨下骨整合,与本地钙化的软骨和免费6个月接受。重要的是,在最高剂量,体积平行的缺陷进行了显著减少软骨体积的增加在某些情况下在6个月随访;低剂量ADSCs没有产生这样的积极的结果。相比这些发现,最近的临床试验(NCT01585857)报道,最低剂量(200万细胞)的注射自体ADSCs主义者对于膝关节OA产生最大的改善疼痛和功能测试使用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数(WOMAC),尽管这似乎主要是由于基线疼痛和功能的差异出现在低剂量组(
78年 ]。事实上,小的区别是在之后的时间点看到[
78年 ]。
进一步的积极成果报告使用自体基质血管分数(SVF)收获从30个病人的臀部然后注入术评估临床影响老年膝OA患者(
72年 ]。评估在2年显示改善运动机能,软骨愈合,减少疼痛。2年后,平均Lysholm分数增加(从54到74),血管疼痛评分下降(从4.7到1.7),在所有类别,辜氏家族增加术后时间点。同一组随访前研究II级,前瞻性对比研究比较的临床和放射疗效ADSCs SVF收获,纤维蛋白胶和裂隙(MFX)与MFX独自在80例膝关节软骨缺陷(
73年 ]。24个月的结果表明ADSCs MFX协议的加入能显著降低OA疼痛(反映在改善MOCART和三星的分数)。作者报道ADSCs没有显著的影响在其他矩阵测量日常活动和生活质量。
2.5。外周血
从外周血细胞隔离并激活使用一个组合的趋化因子受体CXCR4拮抗剂,AMD3100,粒细胞集落刺激因子已经注意到符合标准定义“msc”[
79年 ,
80年 由ISCT]了。
在体外 研究利用兔外周血细胞(PBSCs)已经表明,这些细胞不仅可以大大超过相应的BM-derived细胞,但他们也拥有chondrogenic和脂肪形成的分化潜力更大
在体外 化验(
79年 ]。在相同的
在体外 测试,bmsc成骨和增殖能力,注入更大的bmsc和chondrogenic PBSCs产生相似的结果
在活的有机体内 软骨缺损模型。
在人类中,PBSCs应用于软骨修复时产生了不同的结果。在试验比较5每周注射哈只或哈+ PBSCs后关节镜对软骨的病变软骨下钻孔,改进使用IKDC分数被发现在24个月(
P
=
0.8
使用MRI检查),(
P
=
0.013
),并使用icr分数(增加109点,
P
=
0.022
)[
81年 ]。这将是有趣的进一步研究扩大必不可少的“细胞与细胞”实验,包括其他干细胞的影响,如ADSCs或综合。上面的扩展研究同一组重复注射主义者HA±PBSCs周5周6,12,18个月后关节镜软骨下钻孔除了open-wedge高胫骨截骨术(
82年 ]。软骨修复由组织学评估(icr II评分系统)和重新审视关节镜检查显示技术包括PBSCs产生软骨蛋白聚糖和胶原蛋白丰富的本地软骨相似的没有副作用的报道。
2.6。脐带/脐带血
另一个新兴的干细胞来源组织再生是脐带;与特定的软骨修复和再生方面,最近的一些报告凸显了这些细胞的潜力在诊所(
83年 - - - - - -
85年 ]。在最近的病例报告,自体脐带血细胞(UBSCs)哈水凝胶植入直径5毫米和5毫米深侧股骨髁上钻孔。评估在1和5.5年,改善血管(从46 preop 8 - 12,在1和5.5年存在切口漏resp), IKDC (63.22 preop在1和85.02和85.5)5年存在切口漏,和WOMAC评分(25 preop在1和2和4)5年存在切口漏(
86年 ]。令人鼓舞的是1年,重新审视关节镜检查显示没有骨形成和骨暴露在覆盖着光滑的关节面公司透明软骨。核磁共振在1和5.5年表明,缺陷了,有光滑的集成与周围的组织,随着时间的推移,维修维护。在一个更大的患者群(
n
=
7
)评估在1、3、7年postintervention,人类同种异体UBSCs混合了哈水凝胶进行评估股骨髁软骨修复的(
87年 ]。人类UBSCs与其他来源的干细胞的基础上已经使用allogeneically他们认为免疫调节特性(
84年 ,
88年 ]。哈等人用人类UBSCs水凝胶研究骨软骨缺损的修复潜力minipig模型并指出没有副作用,没有感染,没有拒绝后12周(
83年 ]。此外,UBSC-treated缺陷,与未经处理的控制,包含GAG-rich软骨与周围组织有更好的集成;可能收到的缺陷,人类UBSCs icr评分系统也更好。
3所示。结论
退化软骨的问题仍将是迫切的医疗需求,成为全球人口老龄化。组织工程是一个有效的替代当前的技术,可提供临时或部分缓解,但远非理想。如本文所示,各种各样的组织已经检查了他们的潜能是否适合软骨再生或更换。每个组织都有不同的优势在侵袭性方面,细胞产量、细胞增殖,chondrogenic潜力。因此,最好的细胞来源的选择取决于几个因素:内在chondrogenicity,易于收获,和可用的手机号。一般而言,似乎更容易组织如脂肪、血、脐带组织优势尽管noncartilage起源。另一种方法涉及使用同种异体细胞或植入物用同种异体细胞随后decellularised克服这种封锁。
这将允许使用同种异体软骨细胞修复,但以牺牲生活msc的潜在的抗炎作用
89年 ]。炎性细胞因子的差别确实对这些报道cocultures ADSCs和骨关节炎软骨细胞或synoviocytes [
90年 ]。此外,减少注射后疼痛基质细胞的数量由BM报道(
91年 和脂肪组织
77年 ,
92年 已报告。因此,msc可能生活在痛苦中核心作用减少软骨修复过程。
现有的技术,如自体或同种异体软骨细胞移植,可以优化从基础科学和利用全新的见解通过继续尝试新的细胞群。兴奋在基本发现必须一如既往地缓和小心关于治疗的安全植入前细胞生长因子和激素。平衡指导细胞所需的血统路径和推动它们在边缘向恶性转化至关重要;然而,很少有报道实例。
在2 d过早分化的问题
在体外 扩张尤其突出当讨论外植关节软骨细胞,这似乎在这方面能力有限。细胞培养技术的进步等缺氧的应用增长室,以及3 d灌注文化利用生物反应器,不仅概括3 d体内环境也静水和压缩加载(
93年 )中发现的关节,将是至关重要的,以弥补低数量的祖细胞在关节软骨中找到。替代cartilage-forming细胞来源的研究发展,插图的综述覆盖范围的细胞来源。如今,自体间充质细胞已经可以应用于临床;特别是,bmsc或ADSCs可以注入的温和主义者骨关节炎,目的是减少炎症,因此,痛苦。焦软骨病变,伴着也可以用于结合胶原膜修复缺陷。然而,在临床实践中使用msc仍然有限,由于上述问题。
显然,当前的方法可以生成软骨
在活的有机体内 为未来的临床应用与一个伟大的承诺。我们报道了超过15个案例研究或与绝大多数人类临床试验描述积极发现和没有不利影响后续时间延长两位数的数字。这是非常令人鼓舞的,随着我们继续学习更多关于祖和干细胞种群的本质,我们预计,改进生产再生软骨会看到增加临床翻译和病人受益。