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科技賦能早診治干細胞及生物打印有望助力骨關(guān)節(jié)病治療

2021-06-04 10:02:41 來源：中國科學報

近日，香山科學會議第701次學術(shù)討論會在北京召開，主題為“老年骨關(guān)節(jié)病發(fā)病機理與早期干預”。

會議執(zhí)行主席之一、北京大學首鋼醫(yī)院骨科教授關(guān)振鵬指出：“對于老年骨關(guān)節(jié)病，我們希望能夠通過新技術(shù)找到‘骨關(guān)節(jié)病標記物’，改變既往傳統(tǒng)診療模式，形成‘早診斷、早防治’的理論體系，還患者一個健康原生膝。”

遠離手術(shù)

據(jù)我國第七次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，65歲及以上人口已達1.9億，占13.5%。無疑，人口的快速老齡化將使骨關(guān)節(jié)病成為影響老年人生活質(zhì)量、增加社會經(jīng)濟負擔的常見病、慢性病、多發(fā)病之一。

此次香山科學會議上，與會專家一致認為，應對骨關(guān)節(jié)病是老齡化社會不可回避的重大挑戰(zhàn)。

會議執(zhí)行主席之一、中國工程院院士張英澤指出，骨關(guān)節(jié)病的治療應該是在規(guī)范治療的基礎上，將手術(shù)和保守治療相結(jié)合。隨著我國人口老齡化，無限制增加的全膝關(guān)節(jié)置換（TKA）手術(shù)數(shù)量不是醫(yī)學的目標，更重要的目標是讓越來越多的患者在疫病早期得到有效治療和恢復，遠離TKA手術(shù)。

北京大學第三醫(yī)院運動醫(yī)學研究所所長余家闊在會議報告中介紹，自2001年開始，我國運動醫(yī)學專家開始將截骨保膝、膝關(guān)節(jié)部分置換和全膝關(guān)節(jié)置換等手術(shù)應用在老年膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（KOA）治療，生活習慣的改變結(jié)合康復體能訓練以及關(guān)節(jié)鏡和截骨、單髁置換等微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)需要得到社會更多的關(guān)注和認可。近20年來，隨著3D打印設備和工藝的不斷進步，我國老年膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病患者已經(jīng)可以在手術(shù)中享受到個性化定制關(guān)節(jié)假體這一先進科技成果。

“骨關(guān)節(jié)病標記物”猜想

關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、畸形、活動受限是骨關(guān)節(jié)病患者普遍遭受的痛苦。不僅如此，嚴重者還會面臨全身多器官受累、失能及生活質(zhì)量下降的風險。

面對這樣的現(xiàn)實情況，關(guān)振鵬常為患者感到惋惜。“骨關(guān)節(jié)病目前已知的發(fā)病機制有很多，治療措施以藥物、手術(shù)為主，但多數(shù)在干預時都為時已晚。”他告訴《中國科學報》。

同時，他也看到，一部分患者沒有已知的致病因素，下肢力線也正常，但還是出現(xiàn)了骨關(guān)節(jié)病。這些現(xiàn)象引起了關(guān)振鵬的深思。

“這說明可能還有其他致病機制導致了骨關(guān)節(jié)病的發(fā)生。”他在本次香山科學會議報告中同與會專家分享這一思考，“我們猜想，未來能否像腫瘤標記物一樣，找到一些‘骨關(guān)節(jié)病標記物’，進而對骨關(guān)節(jié)病進行預測和診療？”

這一新想法引發(fā)了與會專家的興趣。在專家們看來，基于橫斷面研究、隊列研究、血清學研究、質(zhì)譜分析技術(shù)等研究手段以及人工智能等新技術(shù)，進行多學科領(lǐng)域結(jié)合，有望找到“骨關(guān)節(jié)病標記物”。

中國科學院深圳先進技術(shù)研究院研究員陳棣指出，目前“骨質(zhì)疏松癥”已經(jīng)找到了關(guān)鍵的致病信號通路及拮抗因子，不久的將來老年骨質(zhì)疏松癥有望被攻克。他建議，未來可以效仿“骨質(zhì)疏松癥”研究過程，找到關(guān)鍵的骨關(guān)節(jié)病致病信號通路或診斷生物標記物，從而能夠在早期干預骨關(guān)節(jié)病的進程，達到提前防治骨關(guān)節(jié)病的目的。

科技賦能早診治

與會專家認為，當前，應從基礎研究上發(fā)力，針對其致病因素開展全面深入研究。

張英澤指出，以膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病為例，研究人員已經(jīng)從機械力學微環(huán)境的視角發(fā)現(xiàn)，異常的機械負載作用可能通過細胞機械信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)揮作用。“發(fā)掘驗證對骨和軟骨穩(wěn)態(tài)起調(diào)節(jié)作用的機械信號轉(zhuǎn)導通路，并聯(lián)合應用多組學構(gòu)建機械信號轉(zhuǎn)導網(wǎng)絡，有望對膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病的防治提供新的思路。”

浙江大學醫(yī)學院教授歐陽宏偉團隊研究顯示，骨關(guān)節(jié)炎具有4種病理分型，包括糖原代謝紊亂型、膠原代謝紊亂型、感受神經(jīng)元激活性和高炎癥反應型。“病理細胞亞群是疾病精準治療的關(guān)鍵靶點，未來應構(gòu)建具有骨關(guān)節(jié)炎亞型的病例細胞亞群圖譜，據(jù)此研發(fā)針對病理細胞亞群信號通路的干預措施。”

此外，在治療手段方面，與會專家認為，干細胞及生物打印有望助力骨關(guān)節(jié)病治療。會議執(zhí)行主席之一、中科院干細胞與再生醫(yī)學創(chuàng)新研究院執(zhí)行院長胡寶洋表示，干細胞一方面可通過誘導形成所需組織，如注入關(guān)節(jié)腔后集聚于受損部位，參與形成軟骨，另一方面則可感知關(guān)節(jié)腔內(nèi)炎性信號，分泌抑炎因子減輕炎癥，利于恢復。

“值得一提的是，從人胚干細胞等多能干細胞分化獲得功能細胞的工藝日漸成熟，進而推進了細胞藥物研發(fā)進程。”胡寶洋說，“這些細胞藥物上市后，將為這類疾病治療提供新的選擇。”

與會專家一致認為，相關(guān)學科領(lǐng)域?qū)＜覒纬珊狭Γ献髦鹨唤鉀Q基因、發(fā)育、損傷、免疫等各個環(huán)節(jié)的難題，為揭示老年骨關(guān)節(jié)病發(fā)病機制及研發(fā)更先進的早期診療手段提供參考。專家們希望，將本次會議的討論成果納入國家“十四五”規(guī)劃的重大項目規(guī)劃中，推動國家老年骨關(guān)節(jié)病防控和研究工作實現(xiàn)新的突破性進展。

標簽：科技干細胞生物打印骨關(guān)節(jié)病