科技奖专题 · 一等奖 | 三大层面创新突破 系统构建骨关节退行性疾病治疗策略
雷光华教授
白晓春教授
骨关节退行性疾病是影响老年人健康水平的一类重大慢性疾病，主要包括骨关节炎和骨质疏松症。我国60岁以上人群中骨关节炎和骨质疏松症的患病率分别高达62.1%和37.7%，是老年人致残的主要原因。随着我国人口老龄化程度持续加深，骨关节退行性疾病导致的社会、家庭和卫生经济负担越来越重，现已成为重大公共卫生问题和临床医学难题。目前，这类疾病的发病机制仍未完全阐明，缺乏特异性治疗靶点，难以实现精准治疗；临床上治疗药物繁多，但疗效与安全性尚不明确，难以科学规范用药；既往手术器械和技术还存在诸多不足，难以确保手术疗效。
基于此，中南大学湘雅医院雷光华教授和南方医科大学基础医学院白晓春教授带领项目组开展了“骨关节退行性疾病治疗策略与关键技术创新和应用”研究，以影响老年健康的重大临床问题为导向，围绕骨关节炎和骨质疏松症的发病机制、药物治疗和手术治疗开展全方位研究，取得了一系列创新性成果，项目荣获2021年中华医学科技奖医学科学技术奖一等奖。
一、 揭示骨关节退行性疾病发病新机制，为疾病治疗提供新靶点
项目组发现mTORC1信号通路对骨关节退行性疾病的多元调控作用，并阐明其关键作用机制：（1）通过促进滑膜巨噬细胞M1极化、抑制软骨细胞分化与自噬，从而促进骨关节炎发生发展；（2）通过活化破骨细胞功能打破骨形成-骨吸收平衡从而加速骨质疏松症进展。研究表明mTORC1信号通路可同时调控骨关节微环境中多种组织细胞，干预该异常信号通路可作为治疗骨关节炎和骨质疏松症的新靶点，为相关新药研发提供了理论依据。
二、创新并规范骨关节退行性疾病药物治疗策略，指导临床用药
1.外用非甾体抗炎药应作为治疗首选：非甾体抗炎药是治疗骨关节炎的最常用药物，但口服非甾体抗炎药常伴有明显的胃肠道和心血管不良反应。项目组对12种外用非甾体抗炎药的临床疗效和安全性进行了系统评价，结果显示外用非甾体抗炎药与口服非甾体抗炎药疗效一致，但安全性更高，提出外用非甾体抗炎药应作为治疗首选。
2.关节腔内注射透明质酸钠可作为骨关节炎治疗的辅助用药：关节腔内注射激素是治疗骨关节炎的临床常用方法，但其安全性和疗效一直存在很大争议，项目组通过真实世界研究发现反复多次注射激素可加重关节软骨破坏、加速骨关节炎进展，提出临床应谨慎使用；既往国际骨关节炎临床指南对关节腔内注射透明质酸钠治疗骨关节炎持“不推荐”态度，但项目组结合循证医学证据与临床实践，提出了关节腔内注射透明质酸钠治疗骨关节炎的临床价值，提出其在治疗过程中可作为辅助用药。
三、创新骨关节退行性疾病手术治疗关键技术，显著提升疗效
项目组发现人骨髓间充质干细胞来源的细胞外基质可促进成软骨分化以及抑制软骨细胞肥大，有效提升软骨细胞体外增殖速率、降低肥大表型，为自体软骨细胞和间充质干细胞移植进行软骨修复提供了新方法。
胫骨截骨是全膝关节置换的重要步骤之一，但所用截骨器械大多引自国外，用于国人可能导致截骨准确性欠佳，一旦发生截骨失误可致术后膝关节活动受限，从而影响手术效果。项目组针对国人膝关节解剖学参数开展系统研究，自主研发了一种新型胫骨截骨定位装置，可良好控制内外翻、旋转和后倾行髓外定位胫骨截骨，有效促进全膝关节置换患者术后关节功能恢复。
骨质疏松性椎体骨折现多推荐采用经皮复位内固定微创手术治疗。然而，既往经皮微创复位内固定系统中椎弓根螺钉均设计为空心钉，其强度弱、易折断，且空心钉直径偏大，无法应用于细小的中上胸椎椎弓根。项目组自主研发了一套经皮微创实心椎弓根钉棒内固定系统，在国际上首次使用经皮实心椎弓根螺钉替代空心椎弓根螺钉进行微创手术复位内固定，结合原创藕形导向定位器及微创撑开加压器，用于治疗脊柱骨质疏松性骨折，实现了强度高、复位好、多节段应用的目标。
四、成果写入多部国际权威指南，规范骨关节炎药物治疗
项目组通过开展系列循证医学与真实世界研究，提出了骨关节炎药物治疗新策略：“首选外用非甾体抗炎药，必要时可使用口服非甾体抗炎药，同时可选用透明质酸钠进行关节腔内注射治疗。对上述治疗方案疗效不佳者，应谨慎应用关节腔内注射激素”。相关研究成果被写入最新版欧洲抗风湿病联盟、美国骨科创伤协会、法国风湿病学会和中华医学会等国际国内权威学术组织发布的多部临床指南，为骨关节炎的药物治疗提供了高质量证据。基于以上研究成果和学术影响，雷光华教授牵头制定了首部《中国骨关节炎疼痛管理临床实践指南》和《中国骨关节炎诊疗指南（2021年版）》，规范并创新了骨关节退行性疾病药物治疗策略。
项目组实现了骨关节退行性疾病手术治疗的关键技术创新与瓶颈突破，共获授权专利44项，含发明专利17项，获国家医疗器械注册证3项。其中，经皮微创实心椎弓根钉棒内固定系统结合了开放手术和微创手术的优点，最大限度地减少了患者术中组织损伤，促进椎体高度恢复并降低术中、术后并发症发病率，降低了手术操作难度，减少了治疗费用，使骨质疏松性椎体骨折微创手术疗效大幅提升。
项目成果已广泛推广应用，实现了骨关节退行性疾病发病机制、药物治疗和手术治疗三大层面的创新突破，提高了骨关节退行性疾病治疗水平，提升了我国在该领域的国际学术地位和影响力。
责任编辑 | 左舒颖