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科技賦能早診治干細(xì)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(xué)報(bào)

近日，香山科學(xué)會(huì)議第701次學(xué)術(shù)討論會(huì)在北京召開，主題為“老年骨關(guān)節(jié)病發(fā)病機(jī)理與早期干預(yù)”。

會(huì)議執(zhí)行主席之一、北京大學(xué)首鋼醫(yī)院骨科教授關(guān)振鵬指出：“對(duì)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(biāo)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(gè)健康原生膝。”

遠(yuǎn)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(dá)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(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)的常見病、慢性病、多發(fā)病之一。

此次香山科學(xué)會(huì)議上，與會(huì)專家一致認(rèn)為，應(yīng)對(duì)骨關(guān)節(jié)病是老齡化社會(huì)不可回避的重大挑戰(zhàn)。

會(huì)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(yīng)該是在規(guī)范治療的基礎(chǔ)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(xué)的目標(biāo)，更重要的目標(biāo)是讓越來越多的患者在疫病早期得到有效治療和恢復(fù)，遠(yuǎn)離TKA手術(shù)。

北京大學(xué)第三醫(yī)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究所所長余家闊在會(huì)議報(bào)告中介紹，自2001年開始，我國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)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(yīng)用在老年膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（KOA）治療，生活習(xí)慣的改變結(jié)合康復(fù)體能訓(xùn)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(huì)更多的關(guān)注和認(rèn)可。近20年來，隨著3D打印設(shè)備和工藝的不斷進(jìn)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(gè)性化定制關(guān)節(jié)假體這一先進(jìn)科技成果。

“骨關(guān)節(jié)病標(biāo)記物”猜想

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

面對(duì)這樣的現(xiàn)實(shí)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(jī)制有很多，治療措施以藥物、手術(shù)為主，但多數(shù)在干預(yù)時(shí)都為時(shí)已晚。”他告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

同時(shí)，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(jī)制導(dǎo)致了骨關(guān)節(jié)病的發(fā)生。”他在本次香山科學(xué)會(huì)議報(bào)告中同與會(huì)專家分享這一思考，“我們猜想，未來能否像腫瘤標(biāo)記物一樣，找到一些‘骨關(guān)節(jié)病標(biāo)記物’，進(jìn)而對(duì)骨關(guān)節(jié)病進(jìn)行預(yù)測(cè)和診療？”

這一新想法引發(fā)了與會(huì)專家的興趣。在專家們看來，基于橫斷面研究、隊(duì)列研究、血清學(xué)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(jìn)行多學(xué)科領(lǐng)域結(jié)合，有望找到“骨關(guān)節(jié)病標(biāo)記物”。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)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(hào)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(hào)通路或診斷生物標(biāo)記物，從而能夠在早期干預(yù)骨關(guān)節(jié)病的進(jìn)程，達(dá)到提前防治骨關(guān)節(jié)病的目的。

科技賦能早診治

與會(huì)專家認(rèn)為，當(dāng)前，應(yīng)從基礎(chǔ)研究上發(fā)力，針對(duì)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(jī)械力學(xué)微環(huán)境的視角發(fā)現(xiàn)，異常的機(jī)械負(fù)載作用可能通過細(xì)胞機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)揮作用。“發(fā)掘驗(yàn)證對(duì)骨和軟骨穩(wěn)態(tài)起調(diào)節(jié)作用的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，并聯(lián)合應(yīng)用多組學(xué)構(gòu)建機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，有望對(duì)膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)病的防治提供新的思路。”

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授歐陽宏偉團(tuán)隊(duì)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(yīng)型。“病理細(xì)胞亞群是疾病精準(zhǔn)治療的關(guān)鍵靶點(diǎn)，未來應(yīng)構(gòu)建具有骨關(guān)節(jié)炎亞型的病例細(xì)胞亞群圖譜，據(jù)此研發(fā)針對(duì)病理細(xì)胞亞群信號(hào)通路的干預(yù)措施。”

此外，在治療手段方面，與會(huì)專家認(rèn)為，干細(xì)胞及生物打印有望助力骨關(guān)節(jié)病治療。會(huì)議執(zhí)行主席之一、中科院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究院執(zhí)行院長胡寶洋表示，干細(xì)胞一方面可通過誘導(dǎo)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(hào)，分泌抑炎因子減輕炎癥，利于恢復(fù)。

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

與會(huì)專家一致認(rèn)為，相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜覒?yīng)形成合力，通力合作逐一解決基因、發(fā)育、損傷、免疫等各個(gè)環(huán)節(jié)的難題，為揭示老年骨關(guān)節(jié)病發(fā)病機(jī)制及研發(fā)更先進(jìn)的早期診療手段提供參考。專家們希望，將本次會(huì)議的討論成果納入國家“十四五”規(guī)劃的重大項(xiàng)目規(guī)劃中，推動(dòng)國家老年骨關(guān)節(jié)病防控和研究工作實(shí)現(xiàn)新的突破性進(jìn)展。

標(biāo)簽：科技干細(xì)胞生物打印骨關(guān)節(jié)病