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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節病治療

2021-06-04 10:02:41 來源：中國科學報

近日，香山科學會議第701次學術討論會在北京召開，主題為“老年骨關節病發病機理與早期干預”。

會議執行主席之一、北京大學首鋼醫院骨科教授關振鵬指出：“對于老年骨關節病，我們希望能夠通過新技術找到‘骨關節病標記物’，改變既往傳統診療模式，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

據我國第七次全國人口普查數據顯示，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節病成為影響老年人生活質量、增加社會經濟負擔的常見病、慢性病、多發病之一。

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

會議執行主席之一、中國工程院院士張英澤指出，骨關節病的治療應該是在規范治療的基礎上，將手術和保守治療相結合。隨著我國人口老齡化，無限制增加的全膝關節置換（TKA）手術數量不是醫學的目標，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。

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

“骨關節病標記物”猜想

關節疼痛、腫脹、畸形、活動受限是骨關節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、失能及生活質量下降的風險。

面對這樣的現實情況，關振鵬常為患者感到惋惜。“骨關節病目前已知的發病機制有很多，治療措施以藥物、手術為主，但多數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，但還是出現了骨關節病。這些現象引起了關振鵬的深思。

“這說明可能還有其他致病機制導致了骨關節病的發生。”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‘骨關節病標記物’，進而對骨關節病進行預測和診療？”

這一新想法引發了與會專家的興趣。在專家們看來，基于橫斷面研究、隊列研究、血清學研究、質譜分析技術等研究手段以及人工智能等新技術，進行多學科領域結合，有望找到“骨關節病標記物”。

中國科學院深圳先進技術研究院研究員陳棣指出，目前“骨質疏松癥”已經找到了關鍵的致病信號通路及拮抗因子，不久的將來老年骨質疏松癥有望被攻克。他建議，未來可以效仿“骨質疏松癥”研究過程，找到關鍵的骨關節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節病的進程，達到提前防治骨關節病的目的。

科技賦能早診治

與會專家認為，當前，應從基礎研究上發力，針對其致病因素開展全面深入研究。

張英澤指出，以膝關節骨關節病為例，研究人員已經從機械力學微環境的視角發現，異常的機械負載作用可能通過細胞機械信號轉導通路發揮作用。“發掘驗證對骨和軟骨穩態起調節作用的機械信號轉導通路，并聯合應用多組學構建機械信號轉導網絡，有望對膝關節骨關節病的防治提供新的思路。”

浙江大學醫學院教授歐陽宏偉團隊研究顯示，骨關節炎具有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鍵靶點，未來應構建具有骨關節炎亞型的病例細胞亞群圖譜，據此研發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節病治療。會議執行主席之一、中科院干細胞與再生醫學創新研究院執行院長胡寶洋表示，干細胞一方面可通過誘導形成所需組織，如注入關節腔后集聚于受損部位，參與形成軟骨，另一方面則可感知關節腔內炎性信號，分泌抑炎因子減輕炎癥，利于恢復。