国家自然科学基金会骨关节炎研究进展

作者：宋洋 北京积水潭医院

中国的骨关节炎（OA）正逐渐成为一个重要的科研领域，对全球OA领域的研发活动产生了重大影响。本文综述了近年来我国与OA相关的研发进展。中国国家自然科学基金会（NSFC）是国家基础研究资助机构，在促进和支持中国学者的研发活动方面发挥着关键作用。我们收集并分析了2010-2019年科学基金在OA领域的资助情况，包括资助项目的数量、水平和项目类别。这些数据充分证明了科学基金在支持自由探索、培养研究团队和年轻人才以及推动OA研发方面的重要和积极作用。在本文中，我们概述并讨论了重点领域的热点话题、该领域的关键进展以及中国OA研究的进展前景。
骨关节炎（OA）也称为退行性关节病，是全球40岁以上人群疼痛和残疾的主要原因，也是社会经济代价的来源。目前，OA已被列为增长最快的主要健康状况，世界卫生组织（WHO）已将其列为第二大致残原因。
OA领域已成为一门综合了多学科知识和丰富内涵的应用科学。自20世纪70年代中国实施改革开放政策以来，中国经济在过去30年中以平均9%的速度增长，极大地促进了OA学科的进步。经济发展已成为推动OA研究进展的重要动力。科学基金会已经有六个部门参与OA研究，这表明它是一个多学科领域。随着卫生科学部在OA研究中发挥主导作用，95%的资助项目涵盖了所有器官系统和各种医疗类别，包括OA研究的14个发现代码。通过促进新策略的开发和测试来改变临床治疗的潜力，通过基于多学科系统的方法，包括生物学、力学和建筑学，促进了OA的预防和治疗。组织工程可以通过病理组织和动物模型研究促进OA的临床前和临床试验，这反映了OA研究中的多学科融合和推动作用。82流行病学和实验研究已确定肥胖是OA的重要危险因素，肥胖相关代谢综合征的研究进一步揭示了OA的发病机制，表明多学科交叉融合可以极大地促进OA研究的深度和广度。纳米技术与OA的结合也极大地促进了OA诊断和关节软骨成像的进展。慷慨的资金是更全面或更复杂研究的关键因素和重要资源。未来，科学基金可能通过支持创新技术和药物的开发、测试、推广和应用，在OA研究领域的发展中进一步发挥更重要的作用。
我们分析了过去几十年来科学基金在OA研究中的重要投资成果，这有助于科学基金资助此类研究的未来趋势。研究表明，高比例的基础OA项目提供了丰富的知识基础，足够成熟，可以转化为临床试验。骨性关节炎的临床试验由科学基金资助的几名研究人员发起。然而，与OA相关的临床试验总数仍然相对较少，这表明临床试验是OA研究的一个新兴领域，在将基础研究转化为临床实践信息方面存在障碍。因此，将基础科学研究成果转化为临床研究是未来国家自然科学基金的重要资助方向。OA的患病率正在上升，风险因素不断增加。OA相关关节疼痛导致功能受限、睡眠不良、疲劳、情绪低落等。因此，OA的临床研究亟需开发更有效、更安全的治疗方法。关节置换术是治疗终末期骨性关节炎的有效方法，但据报道效果不佳，假体寿命有限。因此，重点转移到疾病预防和早期OA的治疗上。这项任务具有挑战性，因为传统的成像技术只能检测到非常严重的疾病，而且疼痛和结构退化之间的关系并不密切。OA成像和生化标记物的进展和发展可能为开发新的诊断和治疗措施提供潜力，从而为药物和手术方法等联合保护干预措施提供可能性。
例如，热纳米体、纳米颗粒和超顺磁性氧化铁纳米颗粒追踪可能是未来一种有吸引力的治疗方法。在体外，冲击波疗法在动物实验和临床研究中已显示出对OA的疗效，及其在OA领域的未来应用具有重要的临床价值。四面体骨架核酸/汉黄芩素复合物可用作治疗OA的注射制剂。关节内注射具有透明质酸骨架和两个关键侧链（润滑素和脂质）的刷状软骨结合纳米纤维后，优异的润滑性能可以促进软骨再生，甚至可以逆转OA的发展。随着基因治疗技术的发展和成熟，还设计和开发了一种DNA接枝透明质酸系统，该系统可增强注射性和生物稳定性，用于治疗光控OA。未来，这些在OA领域的应用将具有重要的临床价值。随着生物医学技术的发展和多学科的融合，在OA领域应用各种新的生物医学技术成为可能。科学基金会一直致力于支持OA领域跨学科科学家的发展。
随着技术的创新，新技术不断涌现，为OA研究提供了新的可能性。科学基金通过关注前沿学科和技术发展，为中国OA研究提供了巨大的支持和动力。通过对OA患者不同疾病部位的细胞进行高精度单细胞转录组测序，在人类软骨中发现了七种软骨细胞亚型，包括三种功能不同的细胞亚型及其分子标记，揭示了这些细胞亚型在软骨组织中的空间分布及其在OA过程中的时间分布。此外，从大数据的角度来看，一个研究团队使用无监督聚类分析发现，OA患者的软骨转录组可以将OA分为四个亚型：糖胺聚糖代谢紊乱亚型（C1）、胶原代谢紊乱亚类型（C2）、活化感觉神经元亚型（C3）和炎症亚型（C4）。这种分类与临床症状和影像学证据有良好的相关性。更重要的是，OA治疗药物可以与OA的四种亚型很好地匹配。近年来，干细胞治疗OA的临床转化取得了持续进展。中国有一些用于OA临床试验的新型干细胞药物申请批准。在中国，干细胞用于OA治疗正在迅速进行临床转化。在国际上，干细胞治疗OA的临床应用也很有前景。肠道微生物组的失调会促进全身炎症。最近的研究表明肠道微生物组与OA之间存在关联。一项动物实验研究了OA中的肠关节轴，通过阐明微生物在OA发展中的作用，这可能有助于潜在的转化机会。研究还证明了肠道微生物生物标记物可用于识别有OA风险的超重人群。一些特殊微生物（梭杆菌、粪杆菌和瘤胃球菌科）也被证明在OA恶化中起重要作用。机器人手术系统在临床手术中有着广泛的用途和应用。外科医生可以在远离手术台的情况下操作机器，这种方法将在未来OA相关治疗中发挥重要作用，例如机械臂辅助单腔膝关节置换术（UKA）和机器人辅助全膝关节置换。创造性的想法将继续为OA研究提供必要的广度和深度，以进一步了解这种疾病。
随着老龄化人口的增加，骨性关节炎（OA）是最常见的关节炎类型，它会导致人力资源的损失，并给家庭和社会带来沉重的经济负担。通过深入阐明OA的发病机制，寻找有效的治疗靶点，及早干预疾病，制定OA治疗策略尤为重要。自国家自然科学基金健康科学部成立以来，OA研究领域的研究人员数量和规模都有了显著增加，有助于取得高水平的研究成果。然而，我们应该意识到，中国OA领域的基础研究与发达国家相比仍有差距，OA研究仍存在许多挑战和悬而未决的问题。在科学基金的支持下，未来中国科学界将继续增加原创性、创新性探索，培养越来越多的研究团队和年轻人才，为OA领域的研究做出进一步贡献。