膝軟骨置換療法

関節軟骨、特に膝関節に見られる関節軟骨は、一般に摩擦が非常に少なく、耐摩耗性が高く、再生能力が低いという特徴があります。膝関節の圧縮抵抗と荷重支持能力の大部分を担っており、これがないと歩行が苦痛で不可能になります。変形性関節症は、可動域の制限、骨の損傷、そして必然的に痛みにつながる軟骨機能不全の一般的な症状です。急性ストレスと慢性疲労の組み合わせにより、変形性関節症は関節面の摩耗という形で直接現れ、極端な場合には関節内で骨が露出することがあります。軟骨機能不全のメカニズムのその他の例としては、細胞マトリックス結合の断裂、軟骨細胞のタンパク質合成阻害、軟骨細胞の アポトーシスなどがあります。軟骨の損傷や機能不全には、いくつかの異なる修復オプションがあります。

「マシ」または豚コラーゲン膜上の自己培養軟骨細胞は、膝の軟骨欠損を矯正する治療法です。この治療法は、2016年に食品医薬品局によって成人の治療のみに承認されました。^[1]

自己マトリックス誘導軟骨形成（AMIC）は、コラーゲン膜と組み合わせた骨髄刺激技術による関節軟骨損傷の生物学的治療オプションです。二重層コラーゲンI/III膜を適用したマイクロフラクチャー手術に基づ​​いています。

AMIC 技術は、修復軟骨量のばらつきや時間の経過による機能低下など、マイクロフラクチャー手術の欠点を改善するために開発されました。コラーゲン膜は、マイクロフラクチャーによって放出されたMSC を保護および安定化し、軟骨分化を促進します。

AMIC手術は1ステップの手術です。軟骨損傷が評価されると、AMIC手術を進めるために関節にアクセスする方法は2つあります。1つ目はミニ関節切開術を行うことです。2つ目は全関節鏡手術です。^[2]

人体自身の軟骨は、膝関節の内側を覆う材料として今でも最適です。このため、人自身の細胞を使用して軟骨組織を成長させたり、再生させたりして、欠損または損傷した軟骨を置き換える方法の開発が進められています。細胞ベースの置換技術の 1 つに、自己軟骨細胞移植(ACI) または自己軟骨細胞移植 (ACT) があります。

2010年に自家軟骨細胞移植を評価するレビューが発表されました。結論としては、全層軟骨欠損に対する効果的な治療法であるというものです。証拠はACIが他の治療法より優れていることを示唆するものではありません。^[3]

ACI 治療の 1 つである MACI (豚コラーゲン マトリックス上の自己培養軟骨細胞) は、軟骨に中程度から大規模な損傷がある 18 ～ 55 歳の健康な患者に適応されます。変形性関節症患者には適用できません。患者の軟骨細胞は、大腿骨内側顆または外側顆の顆間切痕または上縁のいずれかの非荷重支持領域から関節鏡を使用して採取されます。10,000 個の細胞が採取され、個体数が 1,000 ～ 1,200 万個に達するまで約 6 週間、in vitro で培養されます。次に、これらの細胞はフィルム上に播種され、軟骨損傷領域に埋め込まれ、患者の組織に吸収されます。埋め込まれた軟骨細胞はその後分裂して周囲の組織と統合し、硝子様軟骨を生成する可能性があります。

「軟骨球」を使用する別のACI技術では、軟骨細胞のみを使用し、マトリックス材料は使用しません。細胞は、注入された液体または挿入された組織マトリックスを介して移植された自己組織化球状マトリックス内で成長します。^[4]

^{EELS-TALC [5]}などの技術は、ACI と MACI を強化して軟骨細胞の組織工学を可能にし、in vitro および in vivo で長期的な天然膝軟骨表現型を維持します^{[6] [7]。}また、工学的に作られた組織構造には幹細胞前駆細胞^{[8]と多能性マーカー[9]}を発現するものが含まれ、細胞によるヒアルロン酸 (HA) の濃縮発現^{[10] という}利点も加わります。これらは軟骨損傷の即興再生療法に貢献します。

間葉系幹細胞は軟骨を再生する可能性があるため、自己培養した間葉系幹細胞を使用したヒトの膝の軟骨の成長は研究と予備的な臨床使用が進められており、2016年時点では安全であると思われます。 ^[11]このアプローチの利点は、人自身の幹細胞を使用するため、免疫系による組織拒絶を回避できることです。幹細胞を使用すると、外科医は置換軟骨を成長させることができ、新しい組織の成長の可能性が高まります。^{[11] [12]} 2018年時点では長期研究はほとんどありませんが、膝の問題の履歴^[13]と体重は、手順がどれだけうまく機能するかの要因です。^[14]

2011年の研究では、膝の組織学的に確認された硝子軟骨の再生が報告されました。成功したプロトコルには、関節鏡によるマイクロドリリング/マイクロフラクチャー手術と、それに続く術後の自己末梢血前駆細胞（PBPC）とヒアルロン酸の注入が含まれていました。^[15]この手順により、注入されたPBPCが動員され、病変部位での軟骨形成を促進できる血栓の足場が作成されます。

• 半月板軟骨置換療法
• 半月板移植
• ヒト自己マトリックス関連軟骨細胞の球状体

• 低侵襲性膝関節全置換術。米国整形外科学会。2005 年 2 月。
• eMedicineにおける関節軟骨損傷の骨軟骨移植