近日，美國耶魯大學醫學院在股骨頭壞死治療方面取得新進展，將幹細胞療法與3D成像技術結合起來，作為股骨頭壞死治療的新手段。該研究負責人Daniel Wiznia博士說:」這種新的幹細胞療法促進患者疼痛和功能的改善，幹細胞降低了股骨頭塌陷的風險。這意味著需要髖關節置換術和後期再次手術的年輕患者更少。」
股骨頭壞死是由股骨頭的血液供應受損引起的，如果得不到治療，最終可能會導致股骨頭塌陷，需要患者接受髖關節置換。據了解，美國每年有2萬多人發生股骨頭壞死，通常發生於30多歲-40多歲。然而，對於這個年齡段的患者，全髖關節置換術並不理想，因為它很可能會磨損，患者後期需要更多的手術。因此如何防止股骨頭壞死後股骨頭塌陷和髖關節置換是目前有待解決的核心問題。
幹細胞結合3D成像，為患者量身定製治療方案
Daniel Wiznia博士團隊將幹細胞應用於股骨頭壞死的治療，首先從患者的骨盆中採集骨髓，然後，將幹細胞從骨髓中分離出來，濃縮，並注射到股骨無血管部分的病變中。幹細胞療法顯示出了令人振奮的結果。手術後不久，許多患者股骨頭壞死區域的血液供應恢復，骨骼重新填充新的細胞。
目前，該研究團隊應用3D成像技術以便更好地為每個特定的患者量身定做這種治療方法。通過使用計算機建模，能夠定製圖像並創建針對每個患者的模型，使得醫生能夠更好地定位病變和壞死骨。使用3D成像技術後醫生可以更有針對性的注射幹細胞，使得缺損部位完全癒合，恢復關節的完整性[1]。
間充質幹細胞治療股骨頭壞死的多種策略
股骨頭壞死是伴隨著骨壞死和骨重建的過程。然而，由於股骨頭內成骨細胞數量和功能不足，骨重建的速度不足以補償骨壞死，從而不可避免地導致股骨頭壞死。間充質幹細胞（MSCs）的特點是具有自我更新能力和分化為多種細胞類型的潛能，因此其能分化為成骨細胞和血管內皮細胞，用於骨修復和血管生成。此外，幹細胞可以分泌多種細胞因子，如IL-6、肝細胞生長因子（HGF）、血管內皮生長因子（VEGF）等，通過旁分泌效應促進壞死區的血液供應。因此，成骨和血管生成是MSCs治療股骨頭壞死最重要的機制之一[2]。
近年來，已經有多個採用間充質幹細胞與其他技術相結合的方法來治療股骨頭壞死，並取得了臨床療效。
NO.1
髓芯減壓術聯合間充質幹細胞移植
髓芯減壓術是早期治療股骨頭壞死最經典的方法，它可以降低骨內壓力，去除壞死組織，刺激新骨的形成。然而，髓芯減壓術只有在病變較輕的患者中才能觀察到良好的結果，對於病變較重患者療效不佳[3]。
因此，科學家嘗試將髓芯減壓術聯合間充質幹細胞移植用於治療股骨頭壞死，以達到1+1>2的療效。早前進行的一項隨機對照研究[4]，結果表明，髓芯減壓聯合自體骨髓單個核細胞移植治療的患者的臨床評分和平均髖關節存活率明顯好於單純髓芯減壓的患者。
NO.2
基因修飾的間充質幹細胞移植
隨著基因工程技術的快速發展，基因修飾的間充質幹細胞在臨床前試驗中被認為是治療股骨頭壞死的種子細胞。經基因修飾後，間充質幹細胞的治療效果顯著提升。
國外一項動物試驗[5]探討了血管內皮細胞生長因子-165(VEGF-165)與骨形態發生蛋白-2(BMP-2)基因修飾的骨髓間充質幹細胞(BMSCs)對兔股骨頭壞死的治療作用，結果提示VEGF-165/BMP-2基因轉染增強了BMSCs的成骨作用，提高了新骨的數量和質量，加速了股骨頭壞死後的修復。
NO.3
間充質幹細胞移植與骨組織工程技術
目前，骨組織工程技術是骨科研究的熱點領域，其由細胞，載體和支架共同組成。MSCs由於其優異的分化能力，強增殖活性和低免疫原性而成為骨組織工程最理想的細胞來源。載體或支架可用於調節細胞功能，不僅通過整合細胞和受體，而且可為股骨頭壞死區域提供生物力學支持。因此，MSCs與載體或支架的結合有望治療股骨頭壞死的新方法。目前，多種新型材料開始與幹細胞聯合應用於股骨頭壞死治療，不過還處於初步嘗試，需要進行更進一步的探索。
目前，越來越多的研究表明，間充質幹細胞治療股骨頭壞死是安全有效的，有望為股骨頭壞死治療提供新的思路。但仍有一些問題需要解決，如哪些患者適合接受幹細胞治療，最佳細胞來源、最佳的移植方法以及最佳使用細胞數量等。儘管目前仍有許多問題需要解決，但隨著研究的深入，未來幹細胞有望成為股骨頭壞死治療的有效的保留髖關節的替代方案。
參考文獻：
[1]https://medicine.yale.edu/news-article/stem-cells-used-to-treat-avascular-necrosis-of-the-femoral-head/
[2] Xu Y, Jiang Y, Xia C, Wang Y, Zhao Z, Li T. Stem cell therapy for osteonecrosis of femoral head: Opportunities and challenges. Regen Ther. 2020 Nov 28;15:295-304.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33426232/
[3] Rajagopal M, Balch Samora J, Ellis TJ. Efficacy of core decompression as treatment for osteonecrosis of the hip: a systematic review. Hip Int. 2012 Sep-Oct;22(5):489-93.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23100153/
[4] Sen RK, Tripathy SK, Aggarwal S, Marwaha N, Sharma RR, Khandelwal N. Early results of core decompression and autologous bone marrow mononuclear cells instillation in femoral head osteonecrosis: a randomized control study. J Arthroplasty. 2012 May;27(5):679-86.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22000577/
[5]Ma XW, Cui DP, Zhao DW. Vascular endothelial growth factor/bone morphogenetic protein-2 bone marrow combined modification of the mesenchymal stem cells to repair the avascular necrosis of the femoral head. Int J Clin Exp Med. 2015 Sep 15;8(9):15528-34.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26629044/