從老舊門鉸鏈到年輕膝蓋 自體幹細胞治療讓人重返跑跳的日子

吳順成助理研究員（左一）與臺灣團隊前往參加 2024 年美國骨科研究學會年會。（圖片來源／吳順成助理研究員提供，科技大觀園授權轉載，下同）

退化性關節炎是一種常見且不可逆的關節軟骨漸進性破壞疾病，隨著肥胖率的提升、久坐族增加以及平時運動傷害等因素，也讓退化性關節炎不再是老人專屬的疾病。想像一下，你家裡的一個老舊門鉸鏈，每次打開或關閉時都會吱吱作響。隨著時間的推移，鉸鏈上的潤滑油變乾，金屬之間的摩擦變得更加明顯，門也變得越來越難以開啟和關閉。同樣的道理，當我們的軟骨磨損時，關節也會變得僵硬和疼痛，再經由年齡、使用頻率的增加，儘管通過運動和保養可以減緩這一過程，但軟骨的磨損幾乎是無法避免的。

根據衛福部於 2023 年 9 月公布的統計資訊，退化性關節炎是常見的老年退化疾病，國內膝關節退化盛行率約 15%，七十歲以上的老人大多數都有退化性關節炎的症狀。疾病成因主要為關節軟骨過度使用，滑液分泌異常，導致關節活動受到影響，產生疼痛、腫脹、發熱等症狀，嚴重的更會造成骨刺、關節變形並影響活動力。

那麼，要如何讓自己的膝關節能隨時順滑不卡卡，也是許多現代人重視的醫療保健。

目前，退化性關節炎的治療方法主要包括藥物治療、物理治療和手術治療。藥物治療可以減輕疼痛和炎症，物理治療則幫助增強關節周圍的肌肉力量，減少關節的負擔。手術治療則是包括了關節鏡手術和人工關節置換手術。

人工關節置換手術

人工關節置換手術是一種將損壞的關節用人工關節替換的手術。這種手術能夠大大減輕疼痛並恢復關節的功能。然而，人工關節也有一些缺點，比如每個人的關節病變與症狀情況都不相同、手術要面對的風險也就不盡相同、術後復原的狀態與活動的限制，加上人工關節使用壽命有限，通常需要在術後 15 至 20 年後進行更換，這也讓許多民眾即便關節感到不適，卻遲遲無法下定決心進行人工關節置換手術的最大考量。

幹細胞是什麼？

不過關節的退化，並不會因為我們還在猶豫就停止。

隨著再生醫學逐漸興起，也讓越來越多人認識了「幹細胞」的存在。再生醫學其中一個領域就是運用幹細胞再生能力，來修補我們身上受損的組織與器官。簡單來說，幹細胞是一種具有能夠自我更新和分化潛能的細胞，這表示它們會分裂生成更多的幹細胞或分化成其他類型的細胞。在 2006 年，日本的諾貝爾獎得主山中伸彌教授所開發的誘導性多能幹細胞（induced pluripotent stem cells, iPSCs），就能讓已經分化的成體細胞重新回春，實現細胞返老還童的願景，還可持續分化成神經細胞、心肌細胞、肝臟細胞等，當時就被視為幹細胞療法的明日之星。幹細胞有很多種類，包括胚胎幹細胞和成體幹細胞。間質幹細胞（Mesenchymal stem cell, MSCs）是一種成體幹細胞，通常來自骨髓、脂肪組織或臍帶血。

幹細胞是怎麼變成軟骨的

等等，幹細胞怎麼變成了我們的軟骨？

間質幹細胞可以在特定的條件下分化成軟骨細胞。科學家們可以在實驗室中培養這些幹細胞，給它們適當的營養和環境，幫助它們變成軟骨細胞。這些培養出的軟骨細胞可以用來修復損壞的關節軟骨，從而治療退化性關節炎。臺灣也有多項研究顯示，幹細胞的細胞外囊泡（extracellular vesicles, Evs）在骨骼和軟骨修復中有顯著效果。例如，國科會與高雄醫學大學再生醫學與細胞治療研究中心的研究計畫就探討了間質幹細胞的細胞外囊泡在修復嚴重骨缺損中的應用，結果顯示這些囊泡能有效促進組織再生。

對此，高雄醫學大學再生醫學與細胞治療研究中心吳順成助理研究員分享，過去研究利用脂肪幹細胞治療單純的軟骨損傷或是退化性關節炎的策略，是引導脂肪幹細胞分化形成新生的軟骨組織用以修復軟骨損傷之部份，或是利用脂肪軟細胞的免疫調節能力，減少退化性關節炎的發炎情形以及關節軟骨的退化。目前的研究發現，細胞外囊泡在細胞和細胞的溝通扮演重要的角色，而間質幹細胞之分泌細胞外囊泡被發現具備修復受損組織幫助其再生的功能，相較於僅利用脂肪幹細胞，脂肪幹細胞分泌的細胞外囊泡，除了上述的功能外，又可以藉由其細胞溝通者的角色，更進一步恢復關節軟骨自身之功能，例如：減少軟骨細胞老化、恢復軟骨細胞特性、增加軟骨細胞生成關節軟骨的能力。

細胞外囊泡的示意圖。主要三個亞型包括外泌體、微泡和凋亡小體。圖片來源：Bence György et al., Cellular and Molecular Life Sciences

那麼細胞外囊泡（EVs）跟大家現在常聽到的外泌體（Exosome）是一樣的嗎？吳順成助理研究員說明，其實「外泌體（Exosome）是細胞外囊泡（EVs）的其中一種亞型。細胞外囊泡( EVs)是指細胞所分泌的由脂質所包覆的囊泡。EVs可分為三個亞型，包含微泡（microvesicles, MVs），外泌體（exosomes），凋亡小體（apoptotic bodies）。三種亞型的差異主要是基於它們的生成方式、釋放機制、顆粒大小、內容物、以及功能。外泌體主要是經由胞內體路徑生成，為直徑 30 – 100 奈米之顆粒。它常見於體液之中、例如：血漿、尿液、眼淚、關節液等等。外泌體已被研究用於疾病診斷，例如：帕金森氏病、腎臟損傷、膠質母細胞瘤、癌症等等。」另外在吳研究員跟團隊的研究中也發現脂肪幹細胞生成的外泌體，可減緩軟骨細胞的老化，進而減緩退化性關節炎的進程。

細胞外囊泡的尺寸範圍：外泌體與病毒的大小分佈相同，但微泡的大小與細菌和蛋白質聚集體（protein aggregates）重疊。凋亡小體和血小板的大小均在1 ~ 5 μm 範圍內。 圖片來源：Bence György et al., Cellular and Molecular Life Sciences

透過臺灣醫學領域這些年不斷地研究，看到了幹細胞療法在再生醫學中的潛力，尤其是在治療退化性關節炎等退行性疾病中的應用。隨著技術的不斷進步，幹細胞和細胞外囊泡的治療有望成為更有效和安全的選擇，為受到關節不便的民眾們帶來重新跑跳的新希望。

(原始連結)

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