发展以干细胞为基础的骨科手术治疗策略

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术语“stem sell”于1868年首次出现在科学文献中，当时德国科学家恩斯特·海克尔(Ernst Haeckel)合并了系统发生学和个体发生学的概念，来描述“stammzelle”(干细胞)，这是一个原始细胞演化为所有细胞和多细胞生物的进化概念[1]。尽管海克尔在近150年前对“干细胞”一词的论述和使用给人留下了深刻的印象，但这些都是基于他对胚胎发育的观察以及受精卵和非受精卵之间的区别。干细胞存在的第一个明确证据出现在20世纪60年代初，当时加拿大科学家欧内斯特·麦卡洛克(Ernest McCulloch)和詹姆斯·提尔(James Till)对老鼠的骨髓进行了实验，观察到不同的血细胞来自于一种特殊的细胞[2]。自从1981年英国科学家马丁·埃文斯(Martin Evans)和美国科学家盖尔·马丁(Gail Martin)成功地分离和培养小鼠胚胎干细胞(ESCs)以来，干细胞研究取得了迅速的进展。20世纪90年代末，美国科学家詹姆斯·汤姆森首次分离出了人类ESCs，揭示了多能干细胞的潜力，它将成为多种生殖层和新器官的来源[3.]。可以说，对人类干细胞多能性的认识引发了过去20年干细胞研究的指数级发展。再生医学已成为一门新兴学科，其原理已扩展到外科和非外科医学专业。

作为一个外科专业的病理组织和器官来源于两个不同的细菌层,包括中胚层(骨、软骨、肌肉、韧带)和外胚层(脊髓和神经)、骨科手术可以说是一个学科的干细胞治疗策略可以应用最多样化。

本期特刊旨在介绍和讨论当前的概念和骨外科领域基于干细胞的治疗策略的突破性发展。由于脂肪组织更容易提取，而且常常可以大量提取，K. Kjaergaard等人在动物模型中研究了脂肪衍生培养扩增干细胞的体内成骨潜力。作者表明，脂肪来源的细胞能够形成新骨，尽管它们的潜能明显低于来自骨髓的干细胞。C. L. Roberts等人的目标是回答人类成骨细胞是否能恢复到多能胚胎状态的问题。他们的研究结果表明，由成骨细胞反向诱导的多能干细胞能够生成成骨细胞和软骨细胞，但缺乏形成脂肪细胞的能力。

N. Kamei等人回顾了内皮祖细胞(EPCs)作为细胞治疗再生肌肉骨骼和神经组织的前景。B. D. Bates等人在骨损伤三周后在延迟骨折愈合的大鼠模型中证明了EPCs增强骨愈合影像学和形态学参数的潜力。

基于干细胞的治疗应用已成为治疗退行性关节病变(包括骨关节炎和退行性椎间盘疾病(DDD))深入研究的重点[4]。H. Madry等人为本期特刊撰写了一篇综述文章，总结了使用骨髓吸取浓缩液和间充质干细胞(MSCs)修复和再生骨软骨缺损的技术、临床和生物学方面。此外，为了增强兔模型中透明软骨的结构特异性再生，W. Guo等人将间充质干细胞加载到模拟天然软骨组织排列的复合支架上。在另一项来自日本的有趣研究中，E. E. Mahmoud等人在免疫缺陷大鼠模型中研究了人类多系分化应激耐受细胞修复骨软骨缺损的治疗潜力。

DDD的干细胞治疗仍面临诸多挑战，包括椎间盘缺氧、炎症微环境的不利影响，降低了移植干细胞的活性和活力[4]。认识到这些挑战，W. Wang等在大鼠DDD模型中研究了低氧预处理骨间充质干细胞对修复和再生椎间盘的影响。

前交叉韧带(ACL)和肩袖(RC)是骨科临床中最常见的韧带/肌腱损伤[5]。然而，ACL和RC自我再生和愈合的潜力被认为是极其有限的[6]。在一篇综述文章中，K. J. Lee等人总结了当前研究的关键方面，重点是使用韧带来源的干细胞作为肌腱/韧带病变患者的再生治疗策略。

在一般的再生医学领域，特别是在骨科手术中使用基于干细胞的治疗策略方面，最紧迫的问题之一是将大量的研究成果转化为临床实践。尽管全球活动不断增加，文献也在不断积累，但以细胞为基础的肌肉骨骼疾病治疗方法很少能有效地转化为临床实践[7,8]。深入了解基本和临床研究原理的骨科科学家将为解决这一翻译难题提供基础。考虑到这一点，我们从世界各地最杰出的整形外科科学家中召集了一个客座编辑团队，他们愿意在本期特刊中特别关注临床研究论文。其中一篇由D. Granchi等人撰写的论文研究了在长骨骨折延迟愈合或不愈合的患者中，根据自体骨髓间质干细胞联合双相磷酸钙诱导骨愈合的进展情况，生物化学骨代谢标志物的变化。最后,问题包括一个多中心随机临床试验协议从大肠Gomez-Barrena等人从中心和调查人员在意大利,德国,法国,和西班牙,他们的目标是比较治疗的疗效与人类骨骨髓来源间充质基质细胞与自体髂嵴自体增强骨愈合生长板和/或metaphysodiaphyseal骨折患者(股骨、胫骨、肱骨)状态的萎缩性或贫瘠不愈合。

我们希望这一期“发展以干细胞为基础的骨科手术治疗策略”能够帮助科学界找到其中一些问题的答案，并在造福我们的患者方面取得一些进展。

致谢

本期特刊献给泽克·阿特索，一个人能拥有的最好的兄弟。

Kivanc Atesok
第三Ochi
尼古拉巴尔迪尼
乔治Muschler
埃米尔Schemitsch
梅尔Liebergall

参考文献

1. 杨，“干细胞与再生医学-未来展望”，国立台湾大学医学研究所硕士论文。加拿大生理学和药理学杂志第90卷第1期3，第327-335页，2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. 贝克尔，E. A.麦卡洛克，和J. E.提尔，“柱文章:来自移植小鼠骨髓细胞的脾脏克隆性质的细胞学演示。”自然。1963.197:452 - 454。”免疫学杂志第192卷第2期11，第4945-4947页，2014。视图:谷歌学术搜索
3. 王建民，“从人类胚泡中提取的胚胎干细胞系”。科学第282卷，no。5391，第1145-1147页，1998。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. 付福华，I. Sekiya, A. Stolzing, M. Ochi, S. A. Rodeo，“退行性骨科病理中的干细胞:衰老对治疗潜力的影响，”膝关节手术，运动创伤学，关节镜检查第25卷，no。2，第626-636页，2017。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 傅福华，沃尔夫等，“增强肌腱与骨骼愈合，”骨骼和关节外科杂志第96卷第1期6, 513-521页，2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. M. Ochi, T. Nakasa, G. Kamei, M. A. Usman, H. E. Mahmoud，“细胞、支架和微rna在整形外科中的再生医学”，矫形科学杂志第19卷，no。4，第521-528页，2014。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. J. J. Bara, M. Herrmann, C. H. Evans, T. Miclau, A. Ratcliffe，和R. G. Richards，“提高细胞治疗在骨科的转译成功，”骨科研究杂志第34卷，no。1, 2016年17-21页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. M. Liebergall, J. Schroeder, R. Mosheiff等，“基于干细胞的治疗预防延迟骨折愈合:一项随机和前瞻性的初步研究”，分子治疗第21卷，no。8, 1631-1638页，2013,201。视图:谷歌学术搜索

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