基于干细胞年轻化因子的基因治疗在骨关节炎中的应用

  技术背景

  老年人骨关节炎是一种高发于中老年人的退行性关节疾病,年龄是骨关节炎诱发的最主要的因素。该病由衰老导致的关节软骨退化引起,病理特征表现为关节软骨的退化、炎症的增加和骨赘的形成。在临床中表现出关节肿胀,疼痛,运动能力下降等表型,甚至关节残疾,严重地影响了中老年患者的生活质量。随着社会人口老龄化问题日趋严重,老年人骨关节炎已成为影响人类健康的重要疾病。

  骨关节炎的治疗目前主要基于药物,手术以及新兴细胞治疗(Cell therapy)和基因治疗(Gene therapy)等方式。其中药物治疗方面,临床上通常使用透明质酸制剂和糖皮质激素,通过补充关节腔滑液成分,增强关节液粘稠性和润滑功能,起到保护关节软骨,促进软骨再生的作用,进而达到缓解患者疼痛,增强关节活动能力的目的。对于较为严重的症状,药物治疗效果有限的患者,需要采取手术治疗,包括关节清扫和关节置换等。然而手术治疗存在一定的近期或远期并发症的风险,如手术感染、置换的零部件松动、磨损等,且对治疗实施人员要求较高。间充质干细胞(Mesenchymal stem cell,MSC)是一类具有向成骨及成软骨等方向分化潜能的多能干细胞,并具有抗炎和抗免疫特性,因此适合应用与骨关节炎的细胞治疗方式。而基因治疗作为一种新型的疗法,其具有简单易操作,对人员技术要求较低,治疗效果佳及有效期长等优势,为骨关节炎治疗提供新的方向。

  衰老的过程中伴随着关节内多种细胞类型如软骨细胞,滑膜细胞和间充质干细胞的细胞衰老和功能衰退,是导致关节炎发生的重要因素。因此,通过以衰老或长寿相关的基因作为靶点,延缓或抵抗细胞衰老,进而保护关节抵抗炎症发病进程,是基因治疗衰老相关骨关节炎的新思路。

  技术简介

  科研人员研究发现了一系列调控干细胞衰老的年轻化因子,CLOCK、DGCR8、CBX4、YAP和FOXD1可维持人间充质干细胞的“年轻态”,进一步在小鼠体内实验表明基于年轻化因子的基因治疗可以有效缓解生理性衰老小鼠骨关节炎,促进小鼠关节软骨再生。实验表明基于以上几个蛋白因子的单基因治疗有望实现骨关节炎的干预,具有体内治疗生理性衰老相关的骨关节炎的治疗前景。

  应用范围

  骨关节炎是长期从事专业训练的运动员的常见病、多发病,也是严重危害老年人健康的慢性进行性骨关节病变。应用基因疗法治疗骨关节炎,是将编码对骨关节炎有治疗作用的蛋白基因通过适当载体导入关节软骨细胞或滑膜细胞中,使其在病变关节内长期、稳定、高效地表达而治疗疾病。应用以后,病变部位能够持续产生特异性的治疗药物,其便捷性、经济性远远优于其他疗法,为退化关节软骨的再生提供了新的途径,对于将生物药剂的靶点确定到特定的解剖学位置,并在一个较长时期内保持局部药物浓度亦提供了可能性。

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