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關節炎|讓膝蓋重生健康軟骨！治療關節炎新曙光，動物實驗取得成功

關節炎

關節炎|讓膝蓋重生健康軟骨！治療關節炎新曙光，動物實驗取得成功

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關節炎|讓膝蓋重生健康軟骨！治療關節炎新曙光，動物實驗取得成功

任何年齡的人都有可能罹患關節炎（arthritis） 。 作為一種常見疾病 ， 它通常由關節及周邊組織發炎引起 ， 導致關節疼痛或僵硬 ， 甚至讓人失去活動能力 。 關節的軟骨墊往往可以起到緩沖的作用 ， 但隨著人們年齡的增長或受到損傷 ， 軟骨會逐漸磨損并退化 ， 銜接的骨頭因而隨動作直接撞擊 ， 使走路等日?；顒幼兊卯惓Ｍ纯?。

好消息來了！近日 ， 美國康涅狄格大學（UConn）的研究團隊成功使兔子的膝蓋重新長出了軟骨！這項飛躍為治愈人類關節炎帶來了希望 。

▲相關論文發表在《科學》旗下子刊Science Translational Medicine
治療關節炎 ， 目前最佳方法是用取自患者身體其他部位或來自捐贈者的健康軟骨 ， 來替換受損軟骨 。 但健康軟骨供應有限 ， 而且自體移植有可能會使取軟骨處受損 ， 異體移植又可能產生免疫排斥風險 。 因此 ， 科學家們把目光轉向了另一種更安全有效的途徑：有沒有可能讓關節自己重新長出健康軟骨呢？一些研究人員嘗試放大化學生長因子的信號誘導軟骨生長 ， 還有一些科學家嘗試用生物工程支架為組織生長提供模板 。 但這兩種方法及其聯合方案都收效甚微 。 該論文通訊作者Thanh D. Nguyen教授解釋道：“再生長的軟骨無法具有原生軟骨的特性和功能 ， 會在關節的正常應力（注：物體由于外因而變形時 ， 物體內部產生相互作用的內力）下斷裂 。 ”

圖片來源：123RF在研究軟骨再生的過程中 ， 科研人員發現電信號是正常生長的關鍵 。 他們設計了一種由聚左旋乳酸（poly-L lactic acid ， PLLA）納米纖維制成的組織支架 ， PLLA是一種可生物降解的聚合物 ， 常用于縫合手術傷口 。 這種納米材料具有一種“壓電特性（piezo-electricity）” ， 即當受到擠壓時 ， 它就會產生微量電流 。 而關節有規律的日常運動 ， 如走路 ， 會導致PLLA支架產生一個微弱但穩定的電場 ， 促使細胞定植并生長成軟骨 。 具體而言 ， 當PLLA支架產生可控壓電電荷時 ， 會促進細胞外蛋白吸附 ， 鼓勵細胞遷移或募集 ， 并通過鈣信號通路誘導內源性TGF-β ， 改善體內外軟骨形成和軟骨再生 。 這種方法不需要使用外部生長因子或干細胞 ， 從而避免了潛在毒性或不良事件風險 ， 并且促生出的軟骨具有機械穩健性 。 該論文第一作者Yang Liu博士說道：“壓電是人體內也存在的一種現象 。 骨、軟骨、膠原、DNA和各種蛋白質都有壓電反應 。 因此 ， 這種方法在臨床上具有高度轉化性 。 ”接著 ， 研究團隊在一只受傷兔子的膝蓋上植入了這款支架 ， 并在恢復期后讓兔子在跑步機上跳躍運動 ， 刺激支架產生壓電電荷 ， 促進軟骨生長 。

【關節炎|讓膝蓋重生健康軟骨！治療關節炎新曙光，動物實驗取得成功】▲實驗中 ， 膝蓋植入支架的兔子在跑步機上進行恢復運動（圖片來源：參考資料[2
）正如研究人員的預測 ， 在術后2-3個月（運動1-2個月后） ， 兔子的透明軟骨成功再生并完全愈合 ， 軟骨細胞和Ⅱ型膠原（占關節軟骨中85%-90％的膠原蛋白）豐富 ， 恢復了膝蓋的正常功能 。 而植入非壓電支架的對照組兔子則愈合有限 。 盡管實驗結果令人振奮 ， 但Nguyen教授對此仍表示謹慎 ， 認為還需要在體型和重量更接近人類的動物身上測試其效果 ， 同時優化可生物降解支架的微觀結構與組成 。 研究團隊希望觀察接受治療的動物一至兩年 ， 以確保再生軟骨的耐久性 。 此外 ， 鑒于老年人的關節炎發病率較高 ， 且年輕動物比年老動物更容易修復損傷 ， 他們計劃將年老動物作為進一步研究對象 。 如果壓電支架也能幫助年老動物愈合 ， 那它有望真正成為生物工程領域的突破 。 未來 ， 科學家們還期待能在人體上研究相關的愈合機制 。