科學人／讓退化膝關節重獲新生！解析2種再生治療差異、適用哪些症狀

關節是人體最容易退化的部位之一，關節中的軟骨會因為磨損而減少、脆化，進而造成許多疾病，包括椎間盤突出、退化性髖關節炎、退化性膝關節炎等，許多人因此深受困擾。傳統上，面對軟骨磨損所造成的退化，只能採用保守治療方法，例如：減緩患者疼痛、改變生活型態，以及建議病患穩定肌群，避免惡化。然而，透過再生醫學技術，可幫助病患重建軟骨，解決惱人的退化性關節炎。

目前在骨科領域，再生醫學研究最多為膝關節軟骨，在膝關節軟骨上的再生治療主要就有兩種。第一種是透過脂肪幹細胞治療，脂肪幹細胞可以分化成多種細胞，透過抽取病人自己的脂肪幹細胞，經過實驗室培養後，重新打入膝軟骨中，讓脂肪幹細胞自行分化成軟骨細胞。

第二種則是自體軟骨細胞移植，這種方法跟脂肪幹細胞不同，是透過生物工程與軟骨細胞再生的特性結合而成，需要先採集軟骨細胞，然後進行細胞層片技術培養。層片培養技術是由日本東海大學教授佐藤正人開發，透過溫度感應聚合物（PNIPAAm）做為基底，當溫度處於攝氏37度時，軟骨細胞會緊緊貼合在聚合物上，但是當溫度下降到攝氏20度時，細胞便會脫離，形成一層軟骨細胞，經過三次堆疊後就可以移植回人體中。（詳見下方〈一圖看懂〉）。

當軟骨受傷，嚴重時軟骨會從關節面脫落，表面很容易凹凸不平，就像是鵝卵石表面一樣，但針對受損嚴重的區域，如果是傳統的手術，醫師就需在這些受傷區域鑽出細微的孔洞，讓骨髓細胞流出，形成新的纖維軟骨，但是這一種纖維軟骨相較於正常的透明軟骨，承受壓力的能力比較不好。一般來說，這種凹洞不能超過2.5公分，否則效果就會大打折扣。自體軟骨細胞移植除了鑽出細微的孔洞，還需把培養好的細胞層片放上去，即完成了自體軟骨細胞移植。手術後長出來的軟骨就是透明軟骨，會有比較好的承受力，也比較接近自然的透明軟骨組織。

一般來說，只要介於18歲至70歲，經過醫師評估，軟骨損傷達一定程度，都可以做自體軟骨細胞移植。但是如果患有急性發炎、痛風性或感染性關節炎，以及膝關節韌帶嚴重受損、膝蓋嚴重變形，或是目前處於病理性骨折、罹患骨癌的病人，正在接受化療、電療與其他細胞相關治療的病患，以及體重過重（身體質量指數達35以上）、有免疫疾病或相關感染性疾病（HBV、HCV、HIV、梅毒篩檢，任一項為陽性），不建議接受自體軟骨移植。

自體脂肪幹細胞治療與自體軟骨細胞移植的差異

治療範圍：自體軟骨移植採取的是軟骨細胞，來源單一，能治療軟骨細胞的缺損，以及反轉老化的病變。自體脂肪幹細胞治療因為是採用幹細胞，具有再生和修復能力，除了可用於膝關節軟骨缺損，也可用於治療退化性關節炎、慢性或滿六週未癒合之困難傷口、皮下及軟組織缺損等，應用範圍較廣。

細胞來源和處理過程：自體軟骨細胞移植使用患者自身的軟骨細胞，需要透過手術從患者的健康軟骨組織中提取細胞，然後在實驗室中培養細胞層片。自體脂肪幹細胞治療是提取患者自身的脂肪組織，在實驗室中提取幹細胞。這類細胞具有多向分化潛能，可以分化為多種類型的細胞，包括軟骨細胞。

治療機制：自體軟骨細胞移植主要透過直接補充損傷部位的軟骨細胞，來修復軟骨和重建透明軟骨的效果。自體脂肪幹細胞治療可分化為軟骨細胞，並透過分泌各種生長因子和細胞因子，來促進組織修復和減緩發炎症狀。

適用症狀：自體軟骨細胞移植適用於局部軟骨缺損，特別是創傷性軟骨損傷與退化性關節炎，在移植時，自體軟骨細胞個體已形成軟體結構的組織群。而自體脂肪幹細胞治療希望分化能力強的幹細胞個體，可形成合適的組織去修補局部缺損，適用於退化性關節炎與軟骨缺損。至於如何選擇，應由醫生評估，也可到超預防醫學．細胞治療諮詢平台了解最新資訊。（整理／林又旻）

【一圖看懂】

再生醫學在骨科治療的運用

間質幹細胞

間質幹細胞（Mesenchymal stem cell，簡稱MSC) ，又稱為多功能幹細胞，具有自我更新、增殖與分化的能力。間質幹細胞可從骨髓、脂肪、牙齒、臍帶、臍帶血、羊膜、胎盤等組織中分離出來、具有抗發炎、修復受傷組織等特性。

當身體組織或器官受損時，患部會發出歸航訊號，吸引間質幹細胞到受傷部位進行自我的再生修復。透過培養技術，可使間質幹細胞分化為硬骨、軟骨、肌腱韌帶、心肌、神經、皮膚、肝臟、血管內皮、造血細胞。臨床應用上，幹細胞多用來治療造血系統疾病、糖尿病、類風濕性關節炎、組織壞死、肝硬化、神經退化相關疾病等。

自體軟骨細胞移植

自體軟骨細胞移植是透過生物工程與軟骨細胞再生的特性結合而成。先採集病患的膝蓋軟骨細胞，再進行細胞層片技術培養，在攝氏37度時，軟骨細胞會緊緊貼合在層片基底的溫度感應聚合物（PNIPAAm）上，當溫度下降到攝氏20度，細胞便會脫離，形成一層軟骨細胞，經過三次堆疊後就可以移植回人體。

三種輔助再生治療

高濃度血小板血漿

高濃度血小板血漿（platelet-rich plasma，簡稱PRP）。抽血後進行離心，把血液分成三層，最下層是紅血球，最上層是血漿，中間薄薄的一層就是PRP。研究發現，PRP富含生長因子，可以促進關節軟骨細胞的修復和生長，減少關節周圍組織的發炎反應，以及減輕關節疼痛和不適等。PRP主要是輔助治療，利用其中的生長因子刺激身體進行增生反應。

體外震波

利用高能量聲波，先把組織破壞，再促進組織的代謝、循環、修復、再生。適用於鈣化性肌腱炎、足底筋膜炎、筋膜性疼痛，以及五十肩、媽媽手、網球肘等。

羊膜組織

人類羊膜組織中含有四百多種生長因子，能刺激部分細胞遷移與增生，進行修復與癒合。骨科治療可應用在肌腱損傷、足底筋膜炎、軟骨修復、退化性骨關節炎等疾病上。

【醫師解惑】

疑惑1：自體軟骨細胞移植可以應用在脊椎退化性關節炎嗎？

自體軟骨細胞移植主要用於膝關節，但目前也在探索脊椎關節上的應用。從臨床經驗來看，不管是自體軟骨細胞移植或是其他細胞治療，目前在脊椎的定位上都很困難，且沒有足夠的治療案例，有一定的風險。因此以椎間盤突出來說，主流的治療方法還是以手術摘除，如果合併脊椎不穩定，需加上脊椎固定手術。骨科已有40多年的歷史，在不斷的技術演進以及微創手術推陳出新之下，近年來有非常長足的進步，讓椎間盤的手術變得更安全、更有效。

疑惑2：再生醫療可以用於骨質疏鬆症嗎？

目前再生醫療用於骨質疏鬆症的研究相對少，其中主要還是間質幹細胞的應用，因為間質幹細胞在骨形成過程中扮演重要角色，可以分化成骨骼細胞，有助於骨組織再生，但相關的臨床研究不足，多停留在動物實驗，即便是目前相關研究結果令人鼓舞，但實際上利用再生醫療治療骨質疏鬆症還有漫長的路要走。

疑惑3：外泌體對骨科治療是否也有幫助？

外泌體的作用跟高濃度血小板血漿（PRP）有一點相似，外泌體是細胞分泌的小囊泡，這些小囊泡中，含有細胞溝通所需要的訊息，可以幫助細胞彼此之間的溝通。打個比方，細胞膜如果是一個很大的肥皂泡，外泌體就像從大的肥皂泡泡分泌出的無數個微小肥皂泡泡，做為細胞間的溝通。外泌體就是細胞的一部分，從細胞上剝離下來，含有細胞溝通時所需要的訊息因子，用來指揮相鄰細胞進行特定任務。所以外泌體在不同的科別有非常多的臨床實驗正在進行。自然在骨科治療上，外泌體在促進細胞增生與分化上，扮演著重要角色。若想要了解更多外泌體或細胞治療資訊，可點擊下方「超預防醫學．細胞治療諮詢平台」logo，與醫師與專家線上諮詢20分鐘，獲得正確完整的資訊。

・ 醫 師 小 檔 案 ・

呂憲宗

臺北醫學大學附設醫院運動醫學科主任

超預防醫學．細胞治療諮詢平台醫師

臺北醫學大學醫學士、美國哈佛大學公共衛生研究所碩士、臺北醫學大學臨床醫學研究所博士。專長為人工關節微創手術與骨科手術、韌帶與半月板修補手術、細胞層片治療以及脂肪幹細胞手術及相關研究。

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本單元獲超預防醫學．細胞治療諮詢平台贊助。由《科學人》團隊獨立採訪撰稿。

（本文出自2024.10.01《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）