科技赋能早诊治 干细胞及生物打印有望助力骨关节病治疗

来源:中国科学报

日,香山科学会议第701次学术讨论会在北京召开,主题为“老年骨关节病发病机理与早期干预”。

会议执行主席之一、北京大学首钢医院骨科教授关振鹏指出:“对于老年骨关节病,我们希望能够通过新技术找到‘骨关节病标记物’,改变既往传统诊疗模式,形成‘早诊断、早防治’的理论体系,还患者一个健康原生膝。”

远离手术

据我国第七次全国人口普查数据显示,65岁及以上人口已达1.9亿,占13.5%。无疑,人口的快速老龄化将使骨关节病成为影响老年人生活质量、增加社会经济负担的常见病、慢病、多发病之一。

此次香山科学会议上,与会专家一致认为,应对骨关节病是老龄化社会不可回避的重大挑战。

会议执行主席之一、中国工程院院士张英泽指出,骨关节病的治疗应该是在规范治疗的基础上,将手术和保守治疗相结合。随着我国人口老龄化,无限制增加的全膝关节置换(TKA)手术数量不是医学的目标,更重要的目标是让越来越多的患者在疫病早期得到有效治疗和恢复,远离TKA手术。

北京大学第三医院运动医学研究所所长余家阔在会议报告中介绍,自2001年开始,我国运动医学专家开始将截骨保膝、膝关节部分置换和全膝关节置换等手术应用在老年膝关节骨关节炎(KOA)治疗,生活惯的改变结合康复体能训练以及关节镜和截骨、单髁置换等微创手术技术需要得到社会更多的关注和认可。20年来,随着3D打印设备和工艺的不断进步,我国老年膝关节骨关节病患者已经可以在手术中享受到个化定制关节假体这一先进科技成果。

“骨关节病标记物”猜想

关节疼痛、肿胀、畸形、活动受限是骨关节病患者普遍遭受的痛苦。不仅如此,严重者还会面临全身多器官受累、失能及生活质量下降的风险。

面对这样的现实情况,关振鹏常为患者感到惋惜。“骨关节病目前已知的发病机制有很多,治疗措施以药物、手术为主,但多数在干预时都为时已晚。”他告诉《中国科学报》。

同时,他也看到,一部分患者没有已知的致病因素,下肢力线也正常,但还是出现了骨关节病。这些现象引起了关振鹏的深思。

“这说明可能还有其他致病机制导致了骨关节病的发生。”他在本次香山科学会议报告中同与会专家分享这一思考,“我们猜想,未来能否像肿瘤标记物一样,找到一些‘骨关节病标记物’,进而对骨关节病进行预测和诊疗?”

这一新想法引发了与会专家的兴趣。在专家们看来,基于横断面研究、队列研究、血清学研究、质谱分析技术等研究手段以及人工智能等新技术,进行多学科领域结合,有望找到“骨关节病标记物”。

中国科学院深圳先进技术研究院研究员陈棣指出,目前“骨质疏松症”已经找到了关键的致病信号通路及拮抗因子,不久的将来老年骨质疏松症有望被攻克。他建议,未来可以效仿“骨质疏松症”研究过程,找到关键的骨关节病致病信号通路或诊断生物标记物,从而能够在早期干预骨关节病的进程,达到提前防治骨关节病的目的。

科技赋能早诊治

与会专家认为,当前,应从基础研究上发力,针对其致病因素开展全面深入研究。

张英泽指出,以膝关节骨关节病为例,研究人员已经从机械力学微环境的视角发现,异常的机械负载作用可能通过细胞机械信号转导通路发挥作用。“发掘验证对骨和软骨稳态起调节作用的机械信号转导通路,并联合应用多组学构建机械信号转导网络,有望对膝关节骨关节病的防治提供新的思路。”

浙江大学医学院教授欧阳宏伟团队研究显示,骨关节炎具有4种病理分型,包括糖原代谢紊乱型、胶原代谢紊乱型、感受神经元激活和高炎症反应型。“病理细胞亚群是疾病精准治疗的关键靶点,未来应构建具有骨关节炎亚型的病例细胞亚群图谱,据此研发针对病理细胞亚群信号通路的干预措施。”

此外,在治疗手段方面,与会专家认为,干细胞及生物打印有望助力骨关节病治疗。会议执行主席之一、中科院干细胞与再生医学创新研究院执行院长胡宝洋表示,干细胞一方面可通过诱导形成所需组织,如注入关节腔后集聚于受损部位,参与形成软骨,另一方面则可感知关节腔内炎信号,分泌抑炎因子减轻炎症,利于恢复。

“值得一提的是,从人胚干细胞等多能干细胞分化获得功能细胞的工艺日渐成熟,进而推进了细胞药物研发进程。”胡宝洋说,“这些细胞药物上市后,将为这类疾病治疗提供新的选择。”

与会专家一致认为,相关学科领域专家应形成合力,通力合作逐一解决基因、发育、损伤、免疫等各个环节的难题,为揭示老年骨关节病发病机制及研发更先进的早期诊疗手段提供参考。专家们希望,将本次会议的讨论成果纳入国家“十四五”规划的重大项目规划中,推动国家老年骨关节病防控和研究工作实现新的突破进展。

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