根據(jù)Global Burden of Disease（全球疾病負(fù)擔(dān)研究）報(bào)告顯示，骨關(guān)節(jié)炎（OA）是2010年發(fā)病率第三的肌肉骨骼疾病，其中83%會(huì)累及膝關(guān)節(jié)。骨關(guān)節(jié)炎的一個(gè)重要成因，是軟骨的再生能力很差。位于軟骨細(xì)胞之間的致密細(xì)胞外基質(zhì)限制了軟骨細(xì)胞的移動(dòng)，導(dǎo)致軟骨組織沒(méi)有血管、淋巴或神經(jīng)存在，造成外來(lái)軟骨細(xì)胞和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)很難到達(dá)受損的軟骨，使軟骨組織的缺損無(wú)法被機(jī)體自身修復(fù)，因此人們迫切需要一種有效再生軟骨的方法。

科學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)嘗試用不同來(lái)源的干細(xì)胞再生軟骨細(xì)胞。來(lái)源于新生兒的臍帶血因具有免疫調(diào)節(jié)特性、多向分化潛能和再生修復(fù)能力，是移植細(xì)胞的常見(jiàn)來(lái)源。

那么，臍帶血來(lái)源的干細(xì)胞在軟骨再生領(lǐng)域的應(yīng)用前景如何呢？

在骨關(guān)節(jié)炎的治療中，除了旁分泌、直接分化作用，干細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)及抗炎作用同樣不容忽視。臍帶血中含有的間充質(zhì)干細(xì)胞（UCB-MSCs）也具有免疫調(diào)節(jié)特性。

北京大學(xué)人民醫(yī)院Liu等人首先證實(shí)了UCB-MSCs對(duì)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療效果。成纖維細(xì)胞樣滑膜細(xì)胞和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP9）在炎癥和軟骨損壞中起著重要作用。Liu證實(shí)了腫瘤壞死因子α（TNFα）誘導(dǎo)的滑膜細(xì)胞增殖被UCB-MCS以劑量依賴性的方式抑制。 UCB-MSCs顯著降低了滑膜細(xì)胞中MMP9的產(chǎn)生。[1]

2012年，埃及科學(xué)家Greish及其同事證實(shí)UCB-MSCs在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎大鼠模型中的免疫調(diào)節(jié)作用。在注射后34天，大鼠總體關(guān)節(jié)炎癥狀減輕。[2]

2018年，首爾國(guó)立大學(xué)醫(yī)院Shin和他的同事開(kāi)展了首個(gè)臍帶血中含有的間充質(zhì)干細(xì)胞治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的人體1a期臨床研究，9名患者被分入3個(gè)劑量倍增的研究小組。臨床試驗(yàn)的安全性表現(xiàn)良好，同時(shí)研究者也觀察到了有積極意義的結(jié)果。在單次輸注UCB-MSCs 4周后，患者DAS28評(píng)分的降低具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。[3]

科學(xué)家試圖用臍帶血中含有的間充質(zhì)干細(xì)胞治療膝關(guān)節(jié)炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，還因?yàn)樗袀€(gè)顯著特色，可分化為包括軟骨和成骨在內(nèi)的中胚層譜系。

早期研究通過(guò)對(duì)軟骨特異性蛋白多糖進(jìn)行標(biāo)記的Safranin O染色，證實(shí)了UCB-MSCs的軟骨分化能力。[4]

密歇根大學(xué)Wang和他的同事比較了UCB-MSCs和BMSCs（骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞）的軟骨分化能力。6周以上實(shí)驗(yàn)表明，USC-MSCs中糖胺聚糖（gag）的含量增加，而在3~6周之間，BMSCs中粘多糖（gag）含量降低。此外，與BMSCs組相比，USC-MSCs分化的軟骨結(jié)構(gòu)顯示單位DNA中羥脯氨酸含量高1.7到2.1倍。[5]

2013年，韓國(guó)慶熙大學(xué)Jeong等人報(bào)道，UCB-MSCs通過(guò)旁分泌作用促進(jìn)軟骨生成細(xì)胞的分化。OA患者滑液與UCB-MSCs聯(lián)合治療后，血液中血小板反應(yīng)蛋白-2（TSP-2）水平顯著升高，而骨折患者滑液治療則沒(méi)有發(fā)生變化。此外，將缺失TSP-2的UCB-MSCs植入后，大鼠軟骨缺損未得到修復(fù)。[6]

科學(xué)家在使用臍帶血中含有的間充質(zhì)干細(xì)胞再生關(guān)節(jié)軟骨領(lǐng)域也做了大量的研究工作。

2014年，韓國(guó)成均館大學(xué)醫(yī)學(xué)院Chung及其同事將UCB-MSCs聯(lián)合4種不同類型的水凝膠（透明質(zhì)酸、藻酸鹽、聚醚或不同比例的混合物）治療軟骨缺損。所有移植UCB-MSCs的膝關(guān)節(jié)均有較好的修復(fù)效果。在UCB-MSCs移植中，一半以上的膝關(guān)節(jié)中檢測(cè)到具有高膠原II型含量的再生軟骨，而在僅使用水凝膠移植的膝關(guān)節(jié)中未觀察到。而在水凝膠類型選擇上，透明質(zhì)酸聯(lián)合UCB-MSCs的修復(fù)效果最好。[7]

2016年，韓國(guó)研究者在UCB-MSCs治療兔關(guān)節(jié)軟骨缺損模型中觀察到一個(gè)有趣的現(xiàn)象，當(dāng)細(xì)胞濃度高到一定程度（1.5 ×10^7個(gè)/ml），修復(fù)作用反而會(huì)下降?？赡艿脑蛴?，過(guò)高的濃度降低了細(xì)胞生存能力，或異種免疫排斥導(dǎo)致的細(xì)胞死亡或損傷。[8]

2015年P(guān)ark等人開(kāi)展的一項(xiàng)研究具有里程碑意義，表明了UCB-MSCs具有全層關(guān)節(jié)軟骨缺損的能力。[9]

最后，影響臍帶血來(lái)源干細(xì)胞在軟骨再生中應(yīng)用的，還有iPS技術(shù)。

臍帶血來(lái)源干細(xì)胞在軟骨再生中的應(yīng)用

這一技術(shù)能讓體細(xì)胞“返老還童”，誘導(dǎo)生成干細(xì)胞。iPS細(xì)胞的出現(xiàn)影響了藥物篩選、疾病建模等各個(gè)研究領(lǐng)域，并可在工業(yè)和臨床研究中用于開(kāi)發(fā)再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的藥物。同時(shí)，患者匹配和純合子HLA匹配的個(gè)性化iPSCs對(duì)臨床也頗具吸引力。

2014年，美國(guó)康涅狄格大學(xué)健康中心Guzzo等證明，微團(tuán)培養(yǎng)可誘導(dǎo)臍帶血來(lái)源的iPSCs生成軟骨。[11] 2017年，韓國(guó)天主教大學(xué)Nam等人使用臍帶血單核細(xì)胞來(lái)源的iPSCs生成軟骨小球。[12]

而一種潛在的商業(yè)模式是利用部分采集的臍帶血，來(lái)生產(chǎn)個(gè)性化iPS細(xì)胞系，然后將其作為配套產(chǎn)品儲(chǔ)存以備將來(lái)的潛在用途。