间叶细胞祖细胞和他们的整形应用程序:开辟一条全新道路对临床试验

文摘

间叶细胞祖细胞(mpc) nonhematopoietic多功能细胞能够分化为间充质和nonmesenchymal血统。虽然可以从不同组织分离,mpc隔绝骨髓是最好的特点。这些细胞是骨髓基质细胞(bmsc)的一个子集,除了他们的分化潜能,是至关重要的在支持造血细胞的增殖和分化。他们的临床利益,因为他们可以很容易地从骨髓中分离送气和扩大在体外以最小施主能级发病率。bmsc也能够改变疾病的病理生理学的分泌调节因素以旁分泌的方式。因此,工程这样的细胞治疗潜力最大化一直cell /基因治疗的重点。在这里,我们讨论了路径对临床试验的发展利用bmsc骨科应用程序。具体来说,我们将审查使用bmsc修理批评-大小的缺点,骨折不愈合、软骨、肌腱损伤和骨代谢疾病和骨坏死。回顾www.ClinicalTrials.gov美国国立卫生研究所的执行,和正在进行的临床试验将讨论除了哨兵临床前研究人类调查铺平了道路。

1。作品简介:干细胞是什么?

干细胞在临床领域的普及大大增加,考虑到快速改善我们对他们的生物学的理解。经典,干细胞是由他们的能力为长期保持未分化状态,同时保留潜在的区分在一个血统(单能性的),多个血统(多功能),或在所有三个胚芽层(多功能)1]。这些细胞可以大致分为两个主要的类:胚胎和成体干细胞。胚胎干细胞(ESCs),从囊胚的内细胞团分离,是多能细胞分化成组织的潜力与所有三个胚芽层(2,3]。虽然ESCs有明显的再生能力,其临床应用是有限的由于多种因素包括:(1)倾向于形成畸胎瘤,(2)伦理问题与隔离,(3)移植后宿主免疫系统排斥,和(4)使用体外[支线层保持未分化状态4- - - - - -6]。最近发现,多能干细胞的另一个来源是诱导多能干细胞(iPS)细胞,来源于体细胞治疗定义的几个因素(7- - - - - -11]。而“诱导多能性”细胞疗法有可能彻底改变再生医学领域,许多障碍必须克服在临床应用可以实现(12]。

此外,天然成体干细胞也被确认,分为造血干细胞(hsc),各种造血细胞谱系,nonhematopoietic干细胞,能增加细胞间充质来源的13]。许多报告表明,这些nonhematopoietic干细胞,也称为间叶细胞祖细胞(mpc),可与各种组织包括血液、脂肪,皮肤,下颌骨,骨小梁,胎儿血液、肝脏、肺、甚至脐带和胎盘14,15]。收获后,这些细胞在体外可以扩展效率高而不牺牲分化能力(16- - - - - -20.]。虽然这些多能祖细胞有着许多相似的特征,他们可以区分基于表达谱和分化倾向以及各种血统(21]。在各种来源,mpc孤立于骨髓,骨髓基质细胞(bmsc)的一个子集multilineage分化被认为具有最大的潜力和最的特征22,23]。

bmsc最初Friedenstein和他的同事所描述的40多年前贴壁细胞,呈外表能够分化为成骨细胞,内层,脂肪细胞,tenocytes [22,24,25]。与ESCs, bmsc提供的灵活性自体移植,绕过道德问题或免疫排斥26]。这些细胞也发挥了前哨作用在造血细胞的增殖和分化27]。Mankani等人说明造血作用的形成和成熟骨器官与bmsc的局部密度高28]。此外,伴着被认为是免疫特权和外源的移植能力属性,被用于各种自身免疫性疾病的临床治疗(29日- - - - - -31日]。虽然许多研究表明,mpc immunoprivileged,不接受拒绝,也有人质疑这一概念,表明在某些情况下,货币政策委员会引起免疫排斥反应(32]。应该进行更多的调查提供进一步洞察特定的相互作用这些祖细胞和宿主的免疫系统。

相当大的努力一直提出识别特定的表面标记描述mpc,然而分歧在文学阻止建立明确的标准。最小细胞治疗标准被国际社会确定bmsc需要细胞:(1)塑料附着在维持细胞培养,(2)表达CD73, CD90、和CD 105和缺乏表达CD11b CD14、CD19、CD34、CD45、CD79-alpha, HLA-DR,和(3)分化成成骨细胞,脂肪细胞,体外(内层33]。其他研究也表明CD146骨髓祖细胞被认为是一个重要的里程碑(34,35]。这些指南是为了支持一个统一的方法比较在不同的研究。

骨髓通常被认为是各种细胞类型的环境丰富,集体称为基质细胞。其中,bmsc的多功能子集包含一小部分(< 0.01)[36),尽管他们人数不多,相对宽松的bmsc可收获推动了他们的实验使用。研究人员已经开创了稳定的动物模型的创建,旨在模仿人类条件研究这些骨骨髓来源的细胞的治疗能力(37]。因为他们的普遍性、宽容的扩张,旁分泌功能,和多能——bmsc的潜在临床应用在骨科领域是无数的。

在本文中,我们将关注人类临床试验的发展利用bmsc对骨科应用程序。这种试验开始的朝着创建前哨动物调查将突出显示。具体来说,祖子集的上下文中使用的bmsc批评-大小的缺点,骨折不愈合,软骨,肌腱修复,骨代谢疾病,将讨论和骨坏死。回顾www.ClinicalTrials.gov执行美国国立卫生研究所强调正在进行的临床试验的状态。

2。模式的使用和准备

如前所述,mpc已经成功地从各种各样的组织;然而,大多数临床试验利用bmsc治疗应用。这些细胞收获从髂嵴和扩展体外补充媒体。细胞扩张是目前一个非常耗时的过程,通常需要3 - 5周为治疗性应用程序获得足够数量(38]。本文将涉及不同的策略mpc准备和使用在临床领域,因此,之前的这些方法应该列出的概述。为临床应用最常用的细胞类型,可以管理通过自体或同种异体的bmsc移植。在临床试验中,新鲜自体BM和通道bmsc已经用于细胞治疗(39]。刚收获的吸入物可以进一步进行离心前集中bmsc经皮或静脉注射40- - - - - -42]。当体外扩大,各种特异性特征利用丰富祖细胞和从其他细胞在骨髓中分开。这样一个特点,使他们的选择是BMSC优惠坚持塑料培养皿表面(43,44]。以前讨论的MPC标记免疫选择也使进一步识别(45- - - - - -47]。扩张和选择后,收获细胞可以利用各种治疗应用。

随后体外扩张,伴着可以培养在存在scaffold-enabling殖民和细胞分化之前材料嫁接在受影响的网站48]。预处理的graft-scaffold复合体内可以执行。例如,复合可以首先插入一个异位,为了刺激血管新生血管丰富区域内植入物。经过足够的增长,新血管的组织可以切除和插入所需的网站,从而增加细胞生存的机会(49]。Mankani和同事浸渍bmsc hydroxyapatitie /磷酸三钙(HA / TCP)矩阵和随后观察代成熟骨与骨形成相似的组织学和力学性能与标准的移植技术在动物模型(50]。上述的管理模式是只有少数的许多方法,各种临床试验用来为许多不同的临床应用提供创新的治疗策略。

3所示。批评-大小的骨缺损

批评-大小的缺点是骨性缺陷超出一定规模,完成治疗不会发生在生物体的生命周期。60年前,自体产生的想法作为修复大缺陷的解决方案,否则没有桥梁在正常环境。很明显,组织有效缺陷修复的祖细胞是必要的。经典,嫁接涉及到收获的影响从远程站点的组织和他们的植入到受灾地区。然而,自体使用是有限的,缺乏足够的捐赠组织来填补大施主能级缺陷和发病率的折磨。这些临床缺点导致搜索可以诱导细胞分化和成长为所需的组织类型51]。

使用细胞来修复组织的概念是不断进化。认为货币政策委员会拥有骨再生能力在体外和体内ectopically测试和重申在各种研究[52]。有前景的结果拒绝动物模型的构建块的发展最终人类干细胞的临床应用。这些模型可以模拟正常骨折愈合,(1)(2)批评-大小的节段性缺陷,和(3)non-critical-sized缺陷的情况下治疗是预防骨折不愈合51]。多种动物模型包括小鼠,大鼠,狗,羊,山羊被利用研究mpc的角色在促进修复在批评-大小的缺陷。这些研究也调查了不同解剖位置的关键尺寸的缺陷包括:股骨,胫骨,跖骨,下颌骨,头顶53]。

试点研究绵羊模型上执行,今敏等人报道的使用自体骨髓基质细胞与羟磷灰石陶瓷(HAC)运营商和演示了更快的骨修复BMSC-treated组相比单独HAC [54]。可能,这种组合可以使用临床治疗长骨缺损。2003年,Arinzeh等人进一步扩大在早期的试验,发现自体和同种异体mpc可能批评-大小的骨缺损修复犬模型没有免疫抑制治疗(55]。“库兹涅佐夫”和他的同事证明了bmsc有能力提供长期骨质增加下颌骨(56]。在早期的研究中,一个类似的组织得出结论:bmsc与HA / TCP可以成功地关闭颅面骨缺陷小鼠模型(57]。生物,新形成的骨类似属性缺陷周围的正常骨网站(58]。令人鼓舞的结果从这些动物研究和其他人对调查涉及人类铺平了道路。

四开等人提供的第一个临床报告涉及的修复节段性生长板缺损4例使用人文体外扩大祖细胞(59]。自体骨髓基质细胞是放在大孔羟基磷灰石(HA)支架,与他们的大小和形状依赖于特定的骨缺损的特点。这些移植是通过外固定稳定。集成在骨植入界面观察术后一个月和完整的整合是5 - 7个月后明显。所有患者肢体功能恢复没有与移植相关并发症。最后跟踪(6到7年的病人术后1 - 3),一个好的集成的植入物断裂后期的维护没有证据(60]。

Ohgushi等人阐述了在早期研究的开创性的骨基质的生产体外。来源于mpc的扩张后,调查人员然后亚文化osteoprogenitor细胞允许制造造骨细胞和骨基质上各种各样的根基。体外培养再生骨被送到医院手术使用。被小心地保证细菌/真菌污染的风险最小化。自2002年以来,Ohgushi和他的同事们一直在利用这些技术在临床上治疗慢性(即骨骼疾病。、OA和良性骨肿瘤)(61年]。

支架或惰性材料的使用与mpc浸渍生成三维植入组织工程的一个分支,正在迅速增长。利用支架,研究人员试图创建一个体内环境,有利于发展注入所需的组织。播种这些复合材料与祖细胞创造了一个潜在的增加骨再生,因为它提高了修复过程通过提供祖细胞分泌的因素。也许这种模式最典型的例子之一的组织工程骨的再生情况报告文森提et al .,在作者取代了被撕开的方阵的一名36岁的男子与桡骨远端骨膜祖细胞收获从播种到天然珊瑚多孔HA支架。这个过程导致提高声音的拇指的功能恢复正常的长度,没有与收获相关的并发症骨移植(62年]。

有前途的临床前研究和案例报告提供了支持的治疗作用culture-expanded osteoprogenitor细胞和他们的应用程序与不同的支架治疗长骨缺损的临床试验。希望利用组织工程的方法,埃默里大学于2009年3月获得批准进行II期和III期随机、单盲试验控制与50名参与者利用同种异体移植物物质三位一体的修复骨赤字良性疾病患者(NCT00851162)。三一目前FDA批准用于创伤性骨缺损包括脊柱。mpc,连同一个同种异体移植物载体,可以合并和诱导骨形成。mpc preimmunodepleted和,因此,不刺激当地的t细胞增殖,而是作为激活成骨细胞促进骨形成。这项研究正在进行,没有结果。

mpc的治疗潜力也被报道治疗颅面骨骼的批评-大小的缺点。Lendeckel等人报道治疗改善一个7岁女孩患有广泛外伤性颅顶的缺陷,是治疗与自体脂肪mpc (63年]。在ct扫描证实新骨形成,无论是供体细胞分化的再生是一个直接结果或者说局部细胞,引起的旁分泌作用仍有待阐明。在另一个病例报告,组织工程成骨的材料注入病人接受为下颌骨牵引成骨利用腓骨皮瓣重建。材料是由自体、culture-expanded mpc,通过富含血小板血浆(PRP)对成骨诱导激活凝血酶和氯化钙。全面整合再生后观察3个月。注射后,再生岭变得更厚,因此辅助在弥合差距本机下颌骨和分心腓骨64年]。

在病例报告,其他团体也报道BMSC移植的疗效与PRP在牵引骨再生(65年]。建筑师等人使用这种模式的组织工程结合PRP和beta-tricalcium磷酸作为移植材料为上颌窦底增加同时移植6例。意味着增加矿化组织的高度mm时明显比较预处理和手术后的射线照片。因此,在这些情况下,可注射组织工程骨植入成功方面提供了稳定和可预测的结果(66年]。

4所示。无/延迟工会

在正常骨折愈合,未分化的mpc被雇来伤害网站和调节细胞因子的影响下,(例如,bmp)增殖和分化成软骨细胞和成骨细胞修复缺陷。虽然许多骨折在适当条件下痊愈,有些无法愈合由于与主机相关的多种原因,手术技术,脉管系统的不足,在其他原因和感染。在细胞水平上,没有工会的定义是停止骨膜和骨内膜的治疗没有桥接(67年]。骨折不愈合复杂化大约10%每年-20%的600万骨折发生在美国68年]而骨折的发生率不同位置。虽然它仍然是一个常见的临床问题,骨折不愈合的管理仍然是一个挑战。

1978年,佳和Weissman描述第一次尝试利用综合管理延迟骨折愈合的成骨的潜力在临床领域(69年]。作者结合骨异种移植与自体骨髓吸入物对嫁接在28个病人对各种临床适应症。与自体骨髓注射治疗胫骨骨折不愈合是进一步扩大Connolly等人结合这种方法与石膏固定或髓内钉在20个五年期间成功案例(70年]。在一系列后续的100名患者,Connolly也采用这种方法治疗骨折延迟愈合和不愈合,arthrodeses和骨缺陷(71年]。自从原始报告Salama et al .,很多研究人员开始利用骨髓送气,兼职教授治疗非或延迟工会和有前景的结果(72年]。

Hernigou等人进一步强调祖细胞的潜在作用在骨愈合的研究60胫骨萎缩性骨折不愈合。使用一个集中的经皮注射巴菲外套从离心获得的自体髂骨骨髓吸入物,作者指出之间的正相关矿化愈伤组织的体积和数量和浓度吸入的祖细胞。巴菲外套的分析揭示了祖细胞和单核细胞,最有可能提供成骨和血管生成的影响。在联盟的7病人没有完成,干细胞注射的浓度明显低于出现在患者骨性联盟(和)。也许一个限制在这个研究是缺乏与安慰剂对照组治疗(41];然而,数据表明,与经皮骨髓移植治疗骨折不愈合的成功依赖于祖细胞的数量和浓度。

2005年,高尔等人开始了前瞻性临床研究评估经皮的功效在20建立胫骨骨折不愈合患者骨髓移植以最小的畸形,而他们等待开放手术(73年]。三到五毫升髂骨骨髓是吸气的,立即注入和无工会的网站。随后的愿望进行1厘米后前面的网站,直到最多15毫升的骨髓注射。临床和放射检查,骨联盟记录20名患者中有15个(75%),平均时间联盟第一次注射后14周。4名患者(20%)显示,没有证据表明联盟和被认为是失败的。没有感染病例注射后,在施主能级和没有并发症。基于这些有前景的结果,作者得出结论,经骨髓移植可以被认为是一个安全、简单、可靠的技术来管理不愈合。这种微创方法治疗胫骨不愈合没有畸形可能允许避免重大手术重建合格的患者群体。

Maneerit等人进行的第一个前瞻性随机临床试验检查骨髓的使用治疗非或延迟工会2.5年里一段(74年]。他们比较结果之间经皮骨移植和开放骨移植的高能量胫骨骨折或骨折的胫骨轴需要早期预防骨移植。受试者被随机分配到经皮骨移植物()或开放植骨()。经皮骨移植技术大大减少失血()和手术时间短(虽然一个病人经皮组有胫后神经麻痹术后6周后完全恢复。没有工会的差异率,恢复时间成功的情况下,术后疼痛和住院观察,表明经皮技术已经有效的结果类似于开放技术在促进联盟胫骨骨折。

进入临床试验领域的一个重要的里程碑的通路批准MPC治疗骨不愈合。2003年10月,Aastrom生物科学为36个患者没有以前的手术治疗与长骨萎缩性从类型iii a或希望骨折不愈合骨折间隙的< 6厘米的多中心、非随机、非盲不受控制,一组I / II期临床试验(NCT 00424567) (52]。受试者接受切开复位和内固定和同种异体移植骨基质移植extender + bmsc扩大自体髂骨吸入等。在以色列2009年4月,沙龙的医疗组织开始了一项随机、非盲、单一群体I / II期临床试验治疗胫骨远端骨折(NCT00250302)。24例胫骨远端骨折没有共同的参与将接受自体移植的mpc在骨折部位确定装上航空公司这种模式治疗的安全性和有效性。

5。软骨修复

软骨的次要缺陷意外创伤,软骨下骨组织的坏死,或关节炎已经成为今天的一些比较常见的条件(79年]。据报道,大约有15%的世界人口患有关节疾病。然而,尽管进行了(一系列)研究,但是(修复和再生的软骨缺陷仍然是一个挑战在骨科手术。人类软骨是典型的无血管的,取决于扩散从周期性加载在关节运动营养收购(80年]。鉴于其独特的微环境,软骨细胞适应低基础代谢率和潜在增加代谢活动有限允许组织修复。因此,关节软骨被认为是体内组织以最小的内在修复能力。

目前,许多的治疗方法包括药物治疗、关节镜、关节置换假体提供缓解症状,但不能直接解决潜在的病理生理学(81年]。软骨修复的其他治疗方法,旨在解决潜在的分子,从骨髓刺激,马赛克可塑性,自体软骨细胞移植(ACI)。ACI方法Brittberg等人于1994年首次报道(82年]。在这种技术中,软骨细胞分离的软骨体外nonweight轴承网站和扩大。这些扩大细胞随后注入缺陷网站和覆盖自体骨膜瓣,以确保细胞粘附。ACI的初步临床试验显示承诺(83年];然而,这种治疗需要直接从患者软骨细胞的提取,从而导致创伤健康的关节软骨。ACI的其他缺点包括:泄漏的移植细胞,骨膜肥大,损失扩大软骨细胞表型的细胞单层培养,缺乏适用性大损伤,减少患者的疗效超过40年由于细胞激活水平低。此外,新再生软骨通常由纤维软骨构成,而不是所需的透明软骨关节空间内(84年]。

研究人员试图解决这些初始缺陷与第二代ACI的发展过程。这种方法采用各种生物材料如胶原蛋白I型凝胶,hyaluronin-based支架,和I / III型胶原膜重新创建一个3 d环境适合chondrogenic表型的表达和保护细胞内缺陷网站代替骨膜瓣(85年- - - - - -87年]。然而,前瞻性临床研究比较第一和第二代ACI未能在短期临床结果显示显著差异(88年]。

尽管当前技术可以提高发病率与当地软骨缺陷有关,他们仍然缺乏系统性关节炎疾病的治疗。BMSC治疗软骨疾病主要是声音自祖细胞通常是收获从髂嵴,绕过关节软骨破坏健康的需要。此外,成功培养细胞的数量较大是由于其良好的增殖能力使丰富的供应。

mpc的chondrogenic潜力被艾什顿等人在1980年首次报道(89年,自那时以来,许多研究人员致力于描述机制chondrogenic分化(90年- - - - - -92年]。目前,只有一个前瞻性临床试验的BMSC移植修复软骨缺陷已经发表。Wakitani等人招募了24膝骨关节炎患者接受了高胫骨截骨术对细胞的影响和无细胞的浸渍脚手架在股骨内侧髁软骨缺陷(76年]。细胞的手臂,来源于mpc的骨头被悬浮在I型胶原凝胶和移植自体骨膜瓣到缺陷的网站。对照组也收到了骨膜瓣但脱细胞支架。cell-treated组没有显著改善临床观察和控制,但关节镜和组织学BMSC移植学科分数更高。此外,在以后的研究中,同一组研究自体软骨修复缺陷的bmsc的功效,并演示了临床和组织学改善治疗患者(75年]。

案例报告来自同一研究小组也文档BMSC移植后临床症状的改善93年),但必须执行与其他手术方法比较的临床试验来评估这种类型的组织工程的应用在人类身上。黑色等人发表第一个随机、双盲、多中心控制试验研究干细胞疗法的有效性在狗94年]。他们探索脂肪中提取干细胞的影响(对asc)残废股狗患有慢性关节炎的关节。狗对asc显示处理显著提高分数跛疼痛,和延展性与控制狗。虽然这些研究显示有前景的结果,重要的是要确定对asc的旁分泌潜力及其对临床结果的影响。

大量的临床试验正在进行检查的效用MPC疗法治疗软骨缺损。开罗大学医学院采取了一项II期和III期临床试验始于2006年12月检查是否植入自体,culture-expanded mpc,获得患者早期OA软骨缺陷,或骨软骨关节疾病,是有效治疗的条件。25科目将经历从髂骨植入骨髓愿望体外扩大mpc的缺陷网站通过开放手术或关节镜(NCT00891501)。2008年8月开始,鲁瓦扬德黑兰大学医学科学研究所招收6例在第一阶段的研究旨在调查自体移植的疗效和安全性的bmsc混合了胶原蛋白在骨关节炎软骨缺陷和支架的膝盖(NCT00850187)。Ullevaal大学医院在奥斯陆,挪威开始第一阶段临床试验在2009年4月,招收50名患者,比较自体mpc的治疗疗效与软骨细胞移植在商用支架软骨缺损患者(NCT00885729)。

的体内研究骨关节炎在山羊的模型中,墨菲等人表明,关节内注射的BMPCs半月板损伤位点导致的移植半月板组织的细胞和再生产生chondroprotective效应(95年]。基于这体内试验结果,奥西里斯治疗完成了阶段I / II安慰剂对照,60个随机对照试验在2008年2月病人检查的安全性和有效性hMPCs悬浮在透明质酸溶液(软骨胶原)半月板切除术后半月板组织的修复。在软骨胶原治疗,手术切除半月板组织再生,关节损伤软骨表面保护,降低与对照组相比。这些好处持续至少一年。作为后续研究中,2008年6月,奥西里斯疗法开始第二个随机、安慰剂对照I / II期临床试验研究的长期安全性高、低剂量的bmsc(软骨胶原)半月板组织的修复半月板切除术后(NCT00702741)。在这三年的跟踪研究中,治疗组将获得一个内注入5000万donor-derived hMPCs(低剂量)或1.5亿donor-derived hMPCs(高剂量)相比,悬架与商业透明质酸钠,并将控制病人接受注射的车辆(稀释透明质酸)。

尽管骨髓提供了一个很好的来源的干细胞,mpc的兴趣来自于脐血(UCB)最近出现了。一些研究表明,mpc的患病率要高得多在早产UCB相比,样品从术语获得胎儿(96年]。各种研究表明,mpc隔绝UCB有最高水平的活动在所有成人干细胞(97年]。使用脐带血收集祖细胞也放弃与收获胚胎干细胞相关的伦理问题。有鉴于此,2009年2月,Medipost Co ltd .)开始一项随机、非盲、多中心3期临床试验的104名患者的疗效和安全性比较allogeneic-unrelated脐带血液MPC产品(Cartistem)的微裂缝治疗患者的关节软骨缺陷或损伤(NCT01041001)。mpc脐带血中分离、培养和半固体聚合物,和手术注射到病变网站为了刺激有缺陷的软骨组织的再生。

6。骨坏死(上)

治疗骨坏死的骨细胞疗法的另一个领域可以发挥关键作用。这些最有可能注射骨髓细胞分泌细胞因子,促进血管生成和随后的骨98年]。

Hernigou提议用骨髓移植治疗骨坏死的肱骨头1997年对于一个13岁的患者镰状细胞病(99年]。捐赠是一个病人一样的兄弟谁是杂合的镰状细胞性贫血。骨髓移植后,进行静脉输液管理总淋巴化疗和辐射。三个月后移植,疼痛和运动范围显著改善,和射线照片显示快速重建左肱骨近端骺,与骨髓信号的归一化倾向明显先生通过t1加权成像。此后,许多临床研究后检查骨髓吸入治疗的作用在各种骨骼位置,展示的早期阶段疾病的有前景的结果(表1)[One hundred.]。

2009年1月,福州总医院在中国批准了一项研究招收30名患者在临床试验中检查的安全扩展自体mpc的股动脉注入患者的股骨头骨坏死(NCT00813267)。病人将经历MPC注入在研究开始的0天随后每隔6个月注射紧随其后。他们将评估使用数字减影血管造影,x光检查,CT和MRI扫描。

7所示。成骨不全症(OI)

OI的异质群体遗传疾病的特点是由成骨细胞异常的I型胶原蛋白的生产导致骨量减少,多发性骨折、严重的骨畸形和身材矮小(101年- - - - - -103年]。临床表型变量,从亚临床表现和正常寿命骨量减少或死亡(104年]。目前,药理管理是治疗的选择。很多研究已经证明在OI二磷酸盐治疗的效用增加骨骼密度,强度,和减少骨折的数量105年];然而,这些影响必须经双盲、随机对照试验。许多研究人员还担心的潜在不利影响磷酸盐治疗儿童骨架,因此,关于长期结果的担忧(106年]。

替代治疗的bmsc移植,原则上应该缓解或解决骨的遗传性疾病。事实上,临床前实验动物模型显示,移植骨髓基质细胞可以迁移和整合到受体动物的骨头(107年]。霍维茨等人已经利用同种异体骨髓移植治疗儿童严重OI的自1999年以来,(108年]。在他们最新的报告中,作者描述了使用gene-marked,供体骨髓来源间充质细胞治疗6儿童接受了严重OI标准骨髓移植。每个孩子得到的两个注入同种异体细胞。一个病人产生了荨麻疹的皮疹后第二个输液,但除此之外,没有临床显著毒性的报道78年]。

以骨髓移植的概念为OI更进一步,勒布朗和他的同事们进行一个女性胎儿的宫内移植在32周的妊娠被诊断出患有严重的OI mpc隔绝HLA-mismatched男性胎儿(77年]。在9个月大的时候,骨骼组织学显示骨骨小梁定期安排和配置。病人对供体淋巴细胞增殖MPC不是coculture实验观察到的体外MPC注射后执行。生命的最初两年期间,三个骨折指出,在2年校正年龄、精神运动发育正常,和增长遵循了同样的通道。鉴于这些研究结果,作者得出结论,同种异体胎儿mpc可以灌输和分化成人类胎儿骨在即使收件人HLA-incompatible和免疫活性的。

之前的临床经验,鼓励霍维茨等人已经开始阶段我,非随机控制试验的12例II或III型OI为了评估重复BMSC输液的安全性和有效性(NCT01061099)。A组患者将包括以前经历了骨髓移植而在B组缺乏骨髓移植的历史。所有参与者将收到BMSC注入大约每4个月完成总共6注入在20个月的时间内,将随访4个月后持续输注。

德雷克塞尔和韦恩州立大学进行了第一阶段试点研究从1999年7月到2008年1月8 osteodysplasia患者经历了先前的骨髓移植(NCT00186914)。他们两次注射了体外扩大,捐助bmsc过敏、基因标记。第一剂量有至少6个月移植后,第二个在14 - 21天。由于基质细胞获得从原始干细胞捐赠者,不需要空调。研究结果仍悬而未决。

8。肌腱修复

目前,实验动物模型是进行建立提高肌腱的令人信服的证据和祖细胞修复疗法,但进步领域尚未达到的水平的临床试验。调查到目前为止已经证明了I型胶原蛋白结合自体的效用,扩大bmsc改善兔肌腱受伤的生物力学性质虽然不同微观结构尚未见过(109年]。

使用一个马模型,Crovace等人注射和比较培养骨髓间充质干细胞(cBMSCs)和骨髓单核的细胞(BMMNCs)与安慰剂治疗collagenase-induced肌腱炎的马。在21周,组织学和免疫组织化学染色分析)和Herovici胶原蛋白I型和III显示成熟的I型胶原蛋白与普通建筑肌腱治疗cBMSC BMMNC,而随机III型胶原组织是安慰剂组中观察到的。这些结果表明,cBMSC BMMNCs有可能促进肌腱再生在马collagenase-induced肌腱炎模型110年]。作者还用bmsc播种到各种支架,发现引入自体间充质祖细胞在复合材料相比,显著提高肌腱修复兔模型中仅使用复合材料(111年]。

BMSC治疗肌腱修复的一个潜在的陷阱是潜在的异位骨损伤的生产现场。哈里斯等人观察到这一现象在28%的BMSC-treated兔肌腱和得出结论,更好地控制体外分化途径的额外的测试是必要的临床试验开始前与MPC治疗肌腱修复(112年]。

9。未来的干细胞

关注已经产生了结合干细胞疗法的原则与基因疗法的工程师可以补充细胞功能基因疾病,正如前面所讨论的那样。基因疗法可以执行与感兴趣的基因体外引入祖细胞随后readministration回病人,从而取代主机缺失的因素。到目前为止,这些方法只能在动物身上进行的研究却取得了巨大的成功。

临床试验开始之前,感兴趣的向量用于运载基因必须优化。重组形式的骨形态发生蛋白(rhBMPs),例如,用于动物模型来促进和加速骨生成113年]。部分基于这体内的工作,美国食品和药物管理局批准的使用rhBMP-2 rhBMP-7在脊柱融合术和胫骨不愈合,分别。虽然承诺和看似有效,rhBMPs有多个缺点,即supraphysiologic浓度和低的要求由于高生物活性的间隙缺陷网站(114年]。此外,高成本和难度的生产潜力因素限制了在临床实践中使用rhBMPs。

另一种模式的应用bmp是通过使用运载体表达。这种形式的基因疗法能够提供重组BMP DNA细胞缺陷处(115年]。治疗细胞可以合成并分泌自身内源性bmp和细胞外环境提供一个连续的浓度有信号因素不需要再申请(114年]。这些运载体提供一个简短但高水平的感兴趣的基因的表达,这是足以促进成骨细胞的分化和随后的骨形成116年]。Baltzer等人使用腺病毒表达BMP-2 (AdBMP-2)诱导大鼠股骨批评-大小的骨缺损愈合的(117年),和其他调查人员紧随其后(118年]。我们实验室尤其关注的角色adBMP-9成骨分化的间叶细胞祖细胞(119年]。

然而,体内基因转移利用病毒载体引发免疫反应的可能性,这将防止治疗功效。因此,由于强大的潜在的不良反应,利用腺病毒在人体试验仍然遥远。当前策略进行涉及自体bmsc通过运载体的体外基因改造,其次是体内再植术。这种方法避免了病毒颗粒或DNA直接转移到病人和最有可能放弃与病毒管理直接相关的免疫反应(120年]。然而,迄今为止,体外adenoviral只利用了基因疗法在动物模型。

关注周围的使用病毒载体作为基因传递车辆促使其他方法利用基因修改mpc。Nucleofection修改电穿孔技术,已经被许多不同组织对转基因的bmsc [121年- - - - - -123年]。FuGENE 6,阳离子聚合物商用转染试剂,也被成功地用于基因工程师mpc (124年- - - - - -126年]。此外,liposome-mediated转染mpc也被报道的127年]。虽然这些小说使转染细胞的病毒的方法,有前途,重要的研究有必要描述它们的有效性。

基因工程的bmsc是理想的,因为它消除了大量的细胞植入的要求和文化扩张。尽管发病率与骨髓愿望mpc的收益小于先前的缺陷修复的方法,利用自体骨移植,研究人员仍然感兴趣开发更多收获祖细胞的微创手段。就是这样一个形式,已经得到普及利用脂肪组织作为一个祖细胞的来源。考虑到易于获取和脂肪组织的可用性,目前许多研究人员感兴趣的理解机制脂肪祖细胞的分化能力(apc) [128年]。虽然脂肪细胞mpc显示重要的承诺作为货币政策的一个重要来源,进一步研究其特点祖细胞有必要利用效用的临床设置。

10。结论

bmsc的治疗能力和安全记录在许多体内动物实验。目前,107年临床试验利用外生bmsc治疗范围广泛的条件在ClinicalTrials.gov(注册表2和3)。尽管许多也正在检查bmsc在骨科相关组织再生中的作用,目前有限的证据支持常规使用。大规模多中心临床试验的结果必须完成和分析在到达最终目的地之前的美国食品及药物管理局批准利用生产细胞治疗管理骨科患者在诊所。考虑到大量的正在进行的调查,然而,我们可以期待一个丰富的新的临床数据在不久的将来。科学进步无限Friedenstein开拓性的研究自1960年代以来,和人体试验的延续,我们将更近一步向应用综合疗法作为一种小说范式。

确认

这项工作的部分支持由研究资助Brinson基金会(t . c),美国国立卫生研究院(CA106569号、AR50142 AR054381 t . c .他和r·c·海顿和h·h·Luu),科技部863项目的中国没有。t . c . 2007 aa2z400 l . Chen),中国自然科学基金会(没有。30901530 x罗,没有。30800658 j·罗),重庆科委自然科学基金项目。2008 bb5396 (l . Chen),也没有。2009年bb5060 (j .罗)。

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