干细胞作为修复关节半月板的新型生物医学

介绍：半月板是一种纤维软骨复合组织，对膝关节的稳定性、负荷分布和减震起着重要作用。此外，半月板可以吸收冲击力并提供营养。半月板主要由水、胶原蛋白、糖胺聚糖等组成，半月板损伤是最常见的运动损伤之一。半月板损伤后，目前临床上多采用传统的修复、缝合或半月板切除术。但由于血管数量有限，难以愈合，甚至可能导致膝关节炎和骨关节炎。

因此，正在研究替代再生医学的半月板领域引起了人们的关注，尤其是干细胞作为帮助刺激半月板天然组织再生的最佳细胞来源。

干细胞由于其独特的自我更新、增殖分化、免疫调节和可塑性等特点，受到越来越多专家学者的研究，在各种干细胞类型中，间充质干细胞 (MSC) 由于携带畸胎瘤而具有较低的形成风险，在没有任何伦理问题的情况下，其现成的来源一直是研究对象大多数治疗应用研究。

该研究总结了半月板损伤的修复方法，特别是间充质干细胞治疗关节半月板损伤中的应用。许多研究人员在动物实验中采用多种方法用干细胞治疗半月板损伤，以促进半月板的愈合。虽然取得了一些成果，但还不能广泛应用于人体，希望在不久的将来能够应用于临床。

干细胞修复半月板损伤的方法

支架和干细胞组合

由于技术原因和半月板的局部血管形成，半月板修复技术在前几年取得的成功有限。随后随着半月板修复技术的发展，出现了将半月板-关节囊复合体缝合至胫骨平台边缘的新技术。这可以减少半月板损伤治疗中集中技术对半月板的挤压。然而，这样一来，支架就被完全吸收了，没有形成新的组织。因此，支架和干细胞联合修复的方法可以弥补这一缺陷。干细胞具有极强的自我更新能力和多向分化潜能，有望与支架材料结合治疗半月板缺损。

干细胞技术的最新进展扩大了半月板支架置入术的能力。脱细胞半月板细胞外基质（MECM）可显着促进半月板纤维软骨细胞的存活和增殖，增加II型胶原蛋白和蛋白多糖的体外表达。同时，利用3D打印的PCL支架构建具有微结构和微环境的仿生脱细胞支架。这种无细胞 PCL-MECM支架表现出优异的生物相容性，并产生与天然半月板相似的良好生物力学特性。移植到膝盖并进行内侧半月板切除术的PCL-MECM支架中新半月板的再生可能是兔和羊模型中一种有前途的方法。

总之，3D细胞打印技术、PCL-MECM支架与干细胞相结合，有助于概括半月板组织在半月板再生的形状和微环境方面的特异性。基于间充质干细胞 (MSC) 和组织工程结构 (TEC) 的复合纳米纤维支架有助于防止半月板挤压和保护软骨。这种半月板缺陷总是用纤维软骨组织修复。一些研究评估了由脂肪来源的间充质干细胞 (ASC) 和关节软骨细胞 (AC) 植入的聚乙烯醇/壳聚糖 (PVA/Ch) 支架在半月板再生中的作用。

结果显示，AC/支架组效果最好，其次是AC-ASC/支架组和ASC/支架组。尽管临床前应用还需要进一步研究，但这些临床半月板生物材料修复策略的研究结果是有希望的。

总之，人们越来越认识到以前的观点，即半月板无法修复，可以使用修复技术和结合支架和干细胞注射的生物增强来进行治疗。

干细胞注射

许多研究试图用间充质干细胞修复半月板。如图所示图1许多人对使用间充质干细胞和富含血小板的血浆等生物制剂治疗半月板损伤很感兴趣。治疗程序和辅助药物包括愈合反应的机械刺激、骨髓抽吸浓缩物、纤维蛋白增强剂、间充质干细胞、富血小板血浆和其他正在开发的单独或联合使用的药物。尤其是间充质干细胞，在改善和修复关节半月板方面具有巨大的研究潜力。

至于干细胞促进关节半月板修复的机制，有一种基于间充质干细胞（MSC）的组织工程策略来测试其在软骨再生方面的可行性。一些研究从关节镜灌注 (AFF-MSCs) 中获得了新的干细胞来源，其中可能含有大量来自滑液和滑液的MSCs。

实验证明用一步快速交联多肽DA/HA水凝胶包裹干细胞具有非常令人鼓舞的软骨再生潜力干细胞 (SF-MSC) 分化为半月板纤维软骨细胞 (MFC)。来自半月板内外区域的ECM成分可以促进三维光交联水凝胶中间充质干细胞的软骨形成。这些发现表明脱细胞半月板ECM具有区域特异性生物活性。

除了间充质干细胞外，同种异体三维形状的脂肪来源干细胞 (ADSC) 也被植入部分半月板切除的兔模型中。结果表明，他在兔子体内存活并粘附在缺损区域，促进了半月板的组织学愈合。

许多关于用干细胞修复半月板的研究显示了有效性。然而，MSC的寿命、在损伤部位的持久性和治疗效果之间的关系仍不清楚。mECM 对微囊化MSCs反应和半月板综合修复的影响表明mECM水凝胶可能是一种非常有前途的载体。可以运输 MSC 以长期修复半月板组织。

此外，还可以注入来源于特定组织的ECM水凝胶，为细胞输送提供仿生环境，实现组织缺损的无缝再生。半月板ECM水凝胶中的人骨髓间充质干细胞 (hMSC) 促进注射后的组织再生。它可以防止关节间隙狭窄和骨关节炎的发展。因此，该研究建议使用组织特异性半月板 ECM 衍生水凝胶来输送治疗性 hMSC，以治疗半月板损伤。这些研究对于探索其临床应用具有重要价值。

结论

间充质干细胞（MSCs）为软骨再生带来了希望，并在动物模型中取得了良好的效果。但是，从目前动物研究的内外部有效性来看，没有证据表明干细胞可以在人体内形成类似于原始人类半月板的半月板。因此，需要更深入的研究。此外，干细胞的制造工艺是否规范，骨组织工程的临床方法能否规模化发展，临床前研究能否有效转化为临床试验等，都需要进一步研究。

讨论

干细胞组织再生技术修复半月板损伤的研究刚刚起步，尚未广泛应用于临床。半月板干细胞修复的治疗效果无法准确评价。此外，干细胞纯化和储存的高成本，以及需要多次注射治疗，也是目前无法完全实施的因素。

然而，人体研究很有希望，MSCs在肌肉骨骼系统中具有巨大的潜力。未来几年，间充质干细胞可能在半月板修复中发挥重要作用。

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