骨關節炎（OA）是一種全關節疾病，主要特征是透明軟骨的退化。目前的治療方法包括微骨折和軟骨細胞植入，作為早期的手術策略，可以結合支架來修復骨軟骨病變；然而，關節內（IA）注射或植入間充質干細胞（MSCs）是新的方法，在動物模型和人類中呈現出令人鼓舞的治療效果。

近日，國際分子科學雜志研究總結了間充質干細胞治療骨關節炎的臨床試驗，并對關節軟骨再生的提出了新的挑戰。

研究重點是它們在關節軟骨再生方面的有效性、質量和結果。臨床試驗中使用了幾個來源的自體或異體間充質干細胞。一般來說，輕微的不良事件被報告，表明間充質干細胞的IA應用是潛在的安全。在人類臨床試驗中評估關節軟骨的再生是具有挑戰性的，特別是在骨關節炎癥環境下。

我們的研究結果表明，IA注射間充質干細胞在治療OA和軟骨再生方面是有效的，但可能不足以完全修復關節軟骨缺陷。臨床和質量變量對結果的可能干擾表明，仍然需要強有力的臨床試驗來產生可靠的證據，以支持這些治療。

我們建議，在適當的治療方案中給予足夠劑量的有活力的細胞，對于實現有效和持久的效果至關重要。就未來的前景而言，基因修飾、從間充質干細胞中提取的細胞外囊的復雜產品、水凝膠中的細胞封裝和3D生物打印組織工程是改善間充質干細胞治療OA的有希望的方法。

本文的目的是回顧使用間充質干細胞療法治療骨關節炎的臨床試驗，旨在評估其在關節軟骨再生方面的結果指標、有效性和質量。

間充質干細胞療法

培養擴增的MSC表現出細胞形態、生理學和基因表達譜的改變，以及微生物和異生素污染風險的增加。MSC治療的不良事件可能與培養擴增和不利的細胞分化的后果有關，特別是對于全身血管內給藥；然而，間充質干細胞已廣泛用于臨床前動物模型，以研究其治療OA的軟骨形成分化和信號傳導活動，尤其是在無支架關節內 (IA) 注射中。在這些實驗研究中觀察到的益處推動了間充質干細胞療法進入人體臨床試驗。

間充質干細胞的IA注射在臨床試驗中為OA的治療提供了令人鼓舞的結果，誘導關節軟骨缺損的再生并減輕癥狀，安全性和有效性（圖1a）。這種方法具有顯著的轉化潛力，但最佳的MSC配方仍然難以捉摸，在開發有效的方案療法用于臨床常規之前，還需要進行更大規模和更嚴格的研究。

(a) 關節內注射MSCs：采集自體或同種異體培養擴增的MSCs并注射到關節腔內，在關節腔內產生免疫調節因子、營養因子和細胞外囊泡，誘導軟骨缺損再生和癥狀緩解。

(b) 自體間充質干細胞植入 (AMI)：用纖維蛋白膠將自體培養擴增的MSC植入回軟骨缺損處。

(c) 基質輔助自體間充質干細胞植入 (MAMI)：將生物支架應用于具有培養擴增的MSC的軟骨缺損。

骨髓間充質干細胞

一項關于間充質干細胞治療OA的試點研究顯示，疼痛緩解，以及膝關節功能和修復方面有明顯的改善。骨髓間充質干細胞（BM-MSCs）的IA注射被認為是一個有前途的治療選擇，不需要住院或手術。

一項I/II期試驗顯示了軟骨恢復、疼痛減輕和身體活動恢復的證據，而沒有嚴重的不良反應；然而，這項研究缺乏隨機對照組、較長的隨訪時間和更相關的結果測量。

在接受脛骨高位截骨術（HTO）的參與者中，一項前瞻性、隨機對照的臨床試驗表明，與單純的HTO相比，結果評分有所改善。約6100萬（M）培養擴增的自體BM-MSCs注射到膝關節OA患者的關節中，2年后證明PROM有明顯改善，但1年后軟骨厚度僅有輕微增加。

脂肪來源的間充質干細胞

脂肪來源的間充質干細胞 (AD-MSC) 也已被證明對關節內治療是安全的，即使在1億細胞的高濃度下也是如此。患者報告疼痛減輕，MRI、關節鏡檢查和組織學評估表明缺損尺寸減小以及透明樣關節軟骨的再生很好地整合到軟骨下骨上。

最近，一項隨機、雙盲和安慰劑對照試驗表明，單次IA注射AD-MSCs在6個月后令人滿意地減少了與OA相關的癥狀，沒有相關的不良事件。WOMAC總分降低了55%，而軟骨缺損在MSC組中保持不變，而在鹽水對照組中有所減少 。

在一項隨機臨床試驗中評估了通過IA注射100M細胞的一種或兩種AD-MSC給藥方案的療效，并將其與作為對照的常規和保守管理方法進行比較。這項研究表明，干細胞療法超越了傳統方法，顯示出疼痛和功能的顯著改善，以及間隔6個月的兩次給藥方案更一致的OA穩定性。

在一項包含18名受試者的隨機研究中，通過多組分MRI技術評估了同種異體AD-MSC的軟骨修復結果。雖然PROM分數表明癥狀有所改善，但T1rho映射被認為是最敏感的方法。該研究缺少對照組，并且 MRI分析未與軟骨修復的直接評估相輔相成。同種異體AD-MSCs (ELIXCYTE?)在一項患者盲法、隨機和主動對照研究中證明了有效性，但43.9%的患者經歷了至少一種輕微的不良反應。IA注射HA或16、32和64M細胞的所有組在治療24周后均顯示WOMAC疼痛評分降低。與HA相比，隨訪第4周的總WOMAC、僵硬和功能受限評分顯著降低，表明細胞治療具有早期有效的結果。

滑膜和外周血來源的間充質干細胞

滑膜來源的間充質干細胞 (SD-MSCs) 被應用于基質輔助自體間充質干細胞植入 (MAMI)（圖1c），并且這種方法與MACI在短期、前瞻性和單次試驗中進行了比較。盲法隨機研究。在沒有不良事件的情況下，MAMI表現出更好的功能和PROM結果，以及在MRI評估中良好至極好的軟骨缺損填充。

此外，與BM-MSC相比，SD-MSC的軟骨形成能力更強，成骨能力更低，而且它們可以很容易地在體外分離和擴增; 然而，本研究未進行組織學和關節鏡分析，因此未將MAMI再生軟骨組織的特征與MACI進行比較，并且無法證明組織學優勢的證據。

臍帶和胎盤來源的間充質干細胞

I/II期臨床試驗測試了七名參與者關節內注射的同種異體人臍帶血間充質干細胞 (hUCB-MSCs) 和HA水凝膠的復合物。未觀察到不良或不良反應，患者報告6個月時PROM評分顯著改善。ICRS關節鏡和組織學評估表明，分別在治療3個月和1年后修復了成熟且整合良好的透明軟骨組織。這些改進維持了7年以上，證明了關節軟骨再生的有效性和持久性。在單臂開放標簽臨床試驗中，還觀察到hUCB-MSCs與HA治療的改善。還在雙盲和安慰劑對照研究中對胎盤來源的間充質干細胞 (PLMSC) 進行了研究。該研究表明2個月時臨床改善以及6個月時軟骨厚度增加。

間充質干細胞療法在骨關節炎中的不良事件

必須在臨床試驗中正確描述不良事件 (AE)，并且根據類型、持續時間、強度和患者人數 (N) 對其進行評估對于證明支持治療的可靠安全數據非常重要。21項研究提供了AE的描述，8項研究報告在臨床試驗期間沒有發生AE，6項研究沒有顯示AE的數據。如表1所示，最常見的AE是在IA注射MSC后立即開始的關節疼痛和腫脹（積液）。

輕度和中度AE的數量分別為89%和11%。未發現與MSC治療相關的嚴重AE。盡管AE的持續時間是評估治療安全性的重要參數，但57%的臨床試驗并未顯示這些數據。總體而言，這些研究表明，間充質干細胞治療骨關節炎在各自的隨訪期間是安全的。

臨床變量和結果

表2描述了臨床試驗的主要變量和結果。在所有審查的臨床試驗中，輕度不良事件占主導地位。自體 (66%) 或同種異體 (20%) BM-MSC和AD-MSC分別是49%和37%臨床試驗中的細胞類型選擇（圖2a），表明MSC具有未開發的治療潛力來自其他來源。

只有5項研究進行了3至5年和大于5年的隨訪（圖2b），1年以內的研究占臨床試驗的60%；然而，這些研究中發現的異質性并沒有為持久的再生和治療效果提供足夠的證據。

(a) 每個組織來源的MSC的研究數量。(b) 具有短期、中期和長期隨訪的研究數量。(c) 參與人數少、平均人數和人數多的研究數量。(d) 呈現診斷為輕度 (I-III) 或重度 (IV) OA等級的參與者的研究數量。

NA：不可用；a：表示從基線到后續；b：分量表的總體平均值；c：實驗組和對照組的唯一手段；WOMAC：西安大略大學和麥克馬斯特大學骨關節炎指數；KOOS：膝關節損傷和骨關節炎結果評分；IKDC：國際膝關節文獻委員會評分；PCI：軟骨指數差；HTO：脛骨高位截骨術；VAS：視覺模擬評分；WORMSs：全器官 MRI 評分；HA：透明質酸；BMAC：骨髓抽吸濃縮物；AMI：自體間充質干細胞移植；MAMI：基質輔助自體間充質干細胞移植；SVF：自體基質血管部分；MOAKS：膝關節 MRI 骨關節炎評分；PRP：富含血小板的血漿。

大多數試驗并未根據患者的個體特征（例如年齡或肥胖）區分結果，盡管這些變量是OA最重要的危險因素之一。此外，只有四項臨床試驗采用兩次劑量IA注射MSCs而不是一次劑量方案，并且77%的研究使用自體MSCs。相當數量的患者 (N) 參與了I期和II期研究 (71%)，但迄今為止尚未描述III期臨床試驗。29%的研究進行了大型臨床試驗（N >50）（圖2c），這表明很少有研究對OA的治療提供更可靠的統計顯著性，說明了人口變異性。

圖2d顯示大多數研究 (46%) 包括具有IV級OA證據的參與者，表明MSC療法可能具有治療嚴重OA的潛力，但沒有一項研究比較不同OA等級組的結果。

如圖3a所示，67%的研究顯示PROM結果評分提高了2倍以上，而62.5%的MRI結果臨床試驗報告有顯著改善（圖3b ）。圖3c顯示71%的研究顯示WOMAC變化大于17個點；該分析基于接受全膝關節置換術治療的患者的基線和隨訪WOMAC總分的隊列的最小臨床重要差異。這些發現表明，IA注射MSCs在治療OA和軟骨再生方面是有效的，但它們可能不足以完全修復軟骨缺損。此外，在15項研究中沒有觀察到WOMAC變化的劑量依賴性改善（圖3d），表明其他變量可能與其臨床療效相關。

(a) 結果分數每提高一倍的研究數量。(b) 有或無顯著MRI改善的研究數量。(c) 具有最小臨床重要性WOMAC評分變化（≥17）的研究數量。( d ) 來自15項研究的 IA 注射MSC劑量呈現的WOMAC評分變化。

臨床試驗和間充質干細胞制造的質量保證

確保臨床試驗的質量，以及MSC生產的質量控制和可重復性，是有意義的細胞療法開發和評估的重要步驟。臨床研究必須遵循嚴格的方法并避免偏倚，因為這些研究中的可靠證據對于支持治療決定或建議至關重要。在這篇綜述中，我們評估了35項臨床試驗，發現其中85.7%和80.0%分別詳細描述了納入和排除標準以及關節內注射或外科手術。

除了MSC療法，大多數研究（71.4%）沒有使用其他伴隨的干預措施，例如關節內注射透明質酸、微骨折、軟骨細胞植入、截骨術和基質輔助植入；然而，8.6%的臨床試驗描述了患者在研究期間使用其他藥物的事實，而51.4%沒有提及伴隨藥物的使用。進行其他伴隨干預或允許患者在臨床試驗期間使用抗炎藥和止痛藥的研究最終會給結果增加變量，最終會產生偏差并損害對結果的信心。

細胞特性、純度、無菌性、活力和效力是MSC制造及其治療應用的質量控制分析的基本特征。這些規格在監管機構的指南和產品特定要求中推薦用于細胞治療產品的鑒定，但目前還沒有質量控制標準；然而，國際細胞治療學會 (ISCT) 已經為MSC的定義制定了最低標準，這些標準對于確保其制造和治療應用的質量、可重復性和可靠性至關重要。

最后，我們發現89%的臨床試驗描述了MSC制造方法，而83%進行了推薦的質量控制測試。這些數據表明，大多數研究都遵循了MSC治療用途的最低標準。總而言之，這些發現表明有必要進行更多的臨床試驗，以明確避免患者使用伴隨藥物產生的偏倚。

結論

我們的回顧表明，IA注射間充質干細胞是潛在的安全和有效的醫藥產品，通過產生免疫調節和營養因子在關節中創造再生的微環境，在治療骨關節炎中起到信號細胞的作用。本文回顧的臨床試驗表明，這些因素不足以使軟骨缺陷完全再生，但是否可以改進劑量和劑量方案以獲得更成功的治療，仍然難以捉摸。

我們的研究結果還表明，臨床和質量變量可能會干擾所回顧的研究中描述的關節軟骨的再生結果，因此，為了產生可靠的證據，支持間充質干細胞在治療骨關節炎中的決定或建議，仍然需要進行更有力的臨床試驗。

主要參考文獻：Carneiro DdC, Araújo LTd, Santos GC, Damasceno PKF, Vieira JL, Santos RRd, Barbosa JDV, Soares MBP. Clinical Trials with Mesenchymal Stem Cell Therapies for Osteoarthritis: Challenges in the Regeneration of Articular Cartilage. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(12):9939. https://doi.org/10.3390/ijms24129939。

免責說明：本文僅用于傳播科普知識，分享行業觀點，不構成任何臨床診斷建議！杭吉干細胞所發布的信息不能替代醫生或藥劑師的專業建議。如有版權等疑問，請隨時聯系我。