외상 후 골관절염에 대한 조기 재생 중재 (ERIPTO)

재생 의학 및 orthobiologics 분야는 많은 임상의와 과학계 구성원의 관심을 불러일으켰습니다. 지난 20년 동안 이 분야에 대한 큰 관심과 성장이 있었습니다. 근골격계 및 줄기 세포에 대한 Scopus 검색 결과 3000개 이상의 문서가 검색되었으며 그 중 1/3 이상이 리뷰였습니다. 지난 6년 동안 PubMed 검색 결과 지난 5년 동안 52건의 간행물이 검색되었습니다.

불행하게도, 많은 임상의들이 일반화된 프로토콜을 사용하여 재생 의학의 분열이 발생하여 상당한 임상적 개선이 거의 없거나 시간이 지남에 따라 종종 사라지는 단기적 이점이 있습니다.

골관절염의 병리 생리학뿐만 아니라 재생 의학의 다양한 구성 요소를 가장 잘 활용하는 방법을 밝히기 위해 수행해야 할 많은 연구가 여전히 필요합니다.

ERIPTO 연구는 혈소판 풍부 혈장(PRP), 히알루론산(HA) 및 인간 골수 흡인 농축물(BMAC)을 포함한 재생 의학의 다양한 구성 요소를 활용하여 제안된 프로토콜을 연구하고자 합니다.

외상 및 정상적인 상처 치유에서 콜라겐은 종종 외상 후 관절에서 볼 수 있는 노출된 콜라겐 표면 위에 혈소판 단층의 발달과 함께 혈소판의 초기 활성제입니다. 이것은 트롬빈에 의한 혈소판의 즉각적인 단백질 분해 절단과 저장된 성장 인자의 즉각적인 방출에 반대됩니다. 관절 연골에 대한 기계적 손상 후 관절 내 유전자 발현에 대한 조사가 연구되었습니다. 전단 대 매복 모델에서 연구자들은 관절 표면에 대한 외상 후 콜라겐 1형 발현의 증가를 발견했습니다. 이 콜라겐 발현은 외상 후 관절에 경피적으로 주사된 PRP의 앵커 역할을 하여 성장 인자의 꾸준한 분비를 촉진할 수 있습니다.

한 번 관절로 전달된 메산지움 세포의 평균 수명은 약 30일인 것으로 알려져 있습니다. 이식된 세포의 26%만이 관절 내에서 생존합니다. 이 기간은 세포가 주입될 적절하고 친절한 환경을 제공하는 데 달려 있습니다. 골관절염의 이화 미세 환경을 고려할 때 관절염 관절은 연골 세포, 유형 2 콜라겐, 세포 외 기질, 윤활막을 포함한 이식된 메산지움 세포 및 천연 세포에 적합하지 않거나 유익하지 않은 분자 환경을 여러 번 품고 있음이 분명합니다. ,뿐만 아니라 subchondral progenitor 세포. 또한 천연 연골의 골 형성 분화를 촉진하고 말기 관절 질환으로의 진행을 유도할 수 있습니다.

또한 중간엽 줄기 세포(MSC)가 분비하는 영양 인자 및 면역 조절 효과와 관련하여 메산지움 세포가 이식될 때 환경에 존재하는 염증 틈새에 관한 연구가 밝혀지고 있습니다. MSC 분극화에 대한 Toll 유사 수용체 자극은 전염증성 또는 항염증성 MSC의 발달에 중요한 역할을 합니다. 인터페론(IFN) 감마 또는 IFN 알파와 같은 환경에 존재하는 전 염증 인자는 MSC의 전 염증 계통의 분화에 영향을 줄 수 있으며 후속 면역 조절을 촉진하여 M1(전 염증) 대식 세포의 분화를 촉진할 수 있습니다. CD8 T 세포의 활성화뿐만 아니라 CCL2, CXCL-9 및 CXCL-10과 같은 전 염증성 케모카인의 발현 증가. [17] 낮은 수준의 iNOS가 존재하면 이후에 사이토카인 유도 케모카인을 통해 T 세포 활성화 및 증식을 유발할 수 있습니다. 이것은 대체로 사실이지만 MSC 유도 IL-6의 발현은 M2(항염증) 계통으로의 분화를 촉진하는 데 도움이 되었습니다.

최근 연구는 외상 후 및 관절염 관절 내에서 새로운 개념에 빛을 비추었습니다. 이것은 염증 환경과 반응성 산소 종이 자연 조직 기능 장애, 특히 BMP와 함께 TGF-B 수퍼패밀리와 같은 성장 인자에 미칠 수 있는 영향입니다. 2019년 연구자들은 아마도 골관절염의 이화 환경의 결과로 기능 장애가 있는 TGF-B가 있는 천연 MSC 기능 장애를 연구했습니다. TGF-B-유도 단백질(TGF-Bi)은 골수뿐만 아니라 관절에 고유한 중간엽 줄기세포에서 발현되는 성장 인자로 나타났습니다. 정상적인 연골 분화에서 두 가지 역할을 하는 것으로 밝혀졌습니다.

어떤 역할에서는 증식과 분화를 자극하는 반면 다른 역할에서는 광물화와 연골 세포 말단 분화를 억제합니다. BM-MSC의 TGF-Bi는 세포, 콜라겐 및 프로테오글리칸 간의 가교 작용을 통해 연골 형성의 초기 단계에서 BM-MSC의 응축을 조절하는 데 도움이 되는 것으로 추정됩니다. 그들의 연구에서 연구자들은 접착 분자 ITGB1, ITGB5 및 NCAD의 조절에 의해 이것이 달성되었다는 결론에 도달했습니다. 그들의 연구에서 연구자들은 OA에 걸린 관절의 뼈와 관절 연골 내에서 TGF-Bi의 반직관적인 상향 조절을 입증할 수 있었고, 이는 천연 성장 인자의 규제 완화 문제를 야기했습니다.

연구자들은 이것이 무릎의 심한 관절염 부위의 연골 세포에서 발생하는 석회화 변화를 역전시키려는 TGF-Bi의 결과일 수 있다고 가정하고 골조직 및 광범위한 손상 영역 내에서 그러한 농도의 증가를 지적했습니다. 조사관은 또한 OA 내의 유전자의 TGF-B 계열의 조절 장애를 제안했으며 TGF-Bi가 연골 세포 비대의 마커인 콜라겐 X에서 수행하는 조절 역할에 주목했습니다. 연골 무결성을 유지하고 손상된 연골 내의 미세 결함을 치유하는 데 도움이 되는 관절 내에 존재하는 여러 MSC 틈새에 대한 증거도 밝혀지고 있습니다. 조사관은 중간엽 줄기세포 중에서 TGF-Bi가 슬개골 아래 지방 패드 내에서 하향 조절되고 OA 관절의 BM-MSC에서 하향 조절되었으며 생체 내에서 연골 병변을 복구하는 BM-MSC의 효율성이 추가 조사를 필요로 하는지 여부에 주목했습니다.

근골격계 조건 내에서 천연 BMP의 조절 장애에서 반응성 산소 종의 역할도 연구되었습니다. 연구자들은 미분화 중간엽 줄기세포를 유지하는 데 얼마나 낮은 수준의 ROS가 필요한지, 그리고 어떻게 ROS(NOX-2 및 NOX-4에 의해 생성됨)와 BMP가 연골 형성에서 중요한 생리학적 역할을 하는지에 대해 논의했습니다. 골괴사증 및 골관절염에 관한 논의에서 조사관은 괴사성 병변이 자유 산소 라디칼(O-, H2O2)의 생성 증가로 이어지고 BMP-2 생성이 증가하며 괴사성 병변 및 OA 환자의 손상된 연골에서 볼 수 있음을 지적합니다. NOX 활성화 또는 염증에 의해 생성된 증가된 H2O2 수준은 BMP-2의 발현을 향상시키는 NF-kB 활성화를 유도합니다. BMP2는 프로테오글리칸 합성을 자극하고 혈관 형성을 유도하며 연골 내 골 형성을 촉진하고 연골 세포 대사 및 기능에 단백 동화 효과를 가지며 OA 중증도의 마커로 간주됩니다. 이 시스템의 조절 장애는 다양한 병리학에 기여할 수 있는 산화 스트레스 및 세포 기능 장애로 이어질 수 있습니다.

또한 신연골 형성을 촉진하는 MSC의 능력을 고려할 때 염증은 확실히 그 효능과 관련된 요인으로 작용합니다. TNF-알파, IL-1B 및 IL-6과 같은 염증 인자는 MSC가 과도한 자유 라디칼 생성을 통해 연골 형성을 촉진하는 능력을 방해합니다. 염증성 미세 환경에 기여하는 IL-1B의 역할도 평가되었습니다. 여기에는 연골 분해, Ik-B 알파 인산화 유도 및 핵 인자 - kappa B(NF-kB)의 후속 핵 전좌, 활성산소종(ROS) 생산 증가(NF-kB를 활성화할 수도 있음), ADAMTS- 4(aggrecan 및 COMP의 유전자 발현 억제) 및 항산화 효소의 유전자 발현 감소. 연구자들은 이러한 염증성 사이토카인에 의해 생성된 증가된 산화 스트레스가 어떻게 연골 기질 거대분자(즉, 유형 2 콜라겐 및 aggrecan), 관절염 관절에서 관절 연골의 분해를 촉진하고 자연 및 이식 중간엽 줄기 세포 연골 형성을 억제합니다.

현재 PRP는 연골 세포의 증식 속도 증가, 연골 분화 촉진, RUN X 2 억제, NF-KB 포획 및 미세 환경의 전반적인 단백 동화 변화를 포함하여 MSC 치료와 결합할 때 MSC에 다양한 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다.

메산지움 세포는 2형 콜라겐의 발현, 잘 기록된 항염증 및 면역조절 역할, 그리고 천연 선조 세포 대 직접 분화를 입증하는 연구를 포함하는 단백동화 인자의 발현에서 측분비 관련 메커니즘을 통해 조정 역할을 한다는 것이 현재 알려져 있습니다. . 이것이 이식된 MSC가 치유 과정을 돕기 위해 하는 일의 핵심입니다. 이전에 언급한 바와 같이 이식된 세포의 생존율은 26%에 불과하며 이식된 중간엽 줄기세포의 생존을 지원하는 데 도움이 되는 생명 공학 방식을 찾는 데 상당한 압박이 있습니다. 양식 중에는 히알루로난 유래 매트릭스를 사용한 MSC의 이식이 포함됩니다.

CD44와 CD168은 모두 성장 인자 신호 전달의 조절에 관여합니다. HA 발판 내에 MSC를 이식하면 관절 미세 환경 내에서 MSC의 통신을 강화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 조사자들은 또한 항-아폽토시스, 항염증, 면역억제, 항섬유화 및 연골보호 효과를 포함하여 잘 기록된 HA의 다발성 효과에 대해 논의합니다. 위에서 언급한 바와 같이, 골관절염 관절 내 염증 틈새의 존재로 인한 내인성 MSC 기능 장애와 함께 관절 내 관절염 환경에도 기여하는 면역학적 반응이 있습니다. HA는 면역억제 특성을 입증했으며 활성화된 T 세포 수준의 감소를 확인했습니다. 내인성 HA 합성을 정상화하는 데 도움이 되는 상업적으로 이용 가능한 HA를 활용하는 이점도 있습니다.

제안된 ERIPTO 프로토콜을 사용하면 더 오래 지속되고 임상적으로 관련된 결과를 얻을 수 있는 논리적 접근 방식이 있습니다.