[发明专利]用于修复软骨损伤的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月6日提交的美国临时专利申请62/008,513的优先权，其全部内容在此参考并入。

发明领域

本发明一般涉及用于修复软骨损伤的方法。

背景技术

关节软骨是一种具有较低细胞密度和有限营养供应的高度有序的组织。一旦被创伤或退行性关节炎损伤，其具有有限的再生能力。最常见的关节疾病骨关节炎(OA)使数百万人出现包括关节严重疼痛、肿胀和弹响在内的症状。更糟糕的是，OA不能被治愈，仅能够控制其症状。

OA是最常见的关节炎形式并且是全世界第四大致残原因。据估计超过70％的年龄在55岁至70岁之间的美国人受到OA影响。OA的治疗仍然是一个艰巨的挑战并且对医疗保健系统造成了巨大的负担。目前的治疗主要由保守性的缓解疼痛和物理疗法组成，其不改变疾病过程，并且大部分OA患者将发展到晚期且需要全关节置换。OA的特征为进行性关节软骨破坏，并且最终导致滑膜关节的功能衰竭。软骨再生已成为用于OA治疗的一种具有吸引力的方法。由于透明软骨不能在体内自发再生，用于修复关节软骨的策略是用软骨移植物或组织工程化的软骨样组织填充间隙，或刺激祖细胞在原位分化成软骨细胞。尽管已有使用自体软骨移植物成功修复的报道，但是这种方法存在显著缺点。自体软骨移植需要来自关节软骨不承重或承重较小区域的供体组织，其供应有限并且导致供体部位新的发病。软骨细胞的体外扩增可能导致软骨细胞去分化和细胞供应不足。体外基质辅助组织工程涉及长时间的细胞和多项手术操作。由于这些原因，软骨的原位再生是修复有缺陷的关节软骨非常理想的策略。进行软骨修复的通常方式是微骨折诱导的骨髓间充质干细胞(MSC)向软骨缺陷部位迁移和促进纤维软骨产生(图1A)。该方法涉及在位于受损软骨下方区域的软骨下骨髓空间钻出小洞，其诱发缺陷部位出血并导致血液凝块的形成。凝块含有来自骨髓的多能MSC，其具有分化成成软骨细胞和软骨细胞的潜能。微骨折是一种简单易行、微创和单阶段操作，其发病率和花费均较低。

然而，与其他手术操作一样，所形成的软骨是纤维软骨。从长远来看纤维软骨是不耐用的并且在功能上是不足的。与透明软骨不同，纤维软骨对剪切力的抗性较差。在正常生理条件下，透明软骨作为关节软骨在桡关节中提供减震和润滑作用。作为高度有序的组织，透明软骨是非常耐用的，这归因于其由软骨细胞产生并且由胶原蛋白纤维、蛋白聚糖和其他基质蛋白组成的细胞外基质，所述胶原蛋白纤维由II型、IX型和XI型胶原蛋白分子组成。

透明软骨具有较差的内在愈合能力。作为瘢痕组织的一种，纤维软骨表达I型和II型胶原蛋白；而相反的是，透明软骨不表达I型胶原蛋白。由于I型胶原蛋白的存在削弱了胶原蛋白特异性基质的结构和机械功能，因而由纤维软骨对软骨损伤的修复导致发病和功能受损。因此，软骨损伤修复的目标是再生有序透明软骨。使用透明软骨而非纤维软骨的软骨损伤愈合仍是一项具有挑战性的临床问题。因此，对利用再生有序透明软骨修复软骨损伤的方法仍存在持续的需求。

发明概述

本申请提供了一种修复软骨损伤的方法及其使用的组合物。

在某些实施方式中，该方法包括：(a)在具有软骨损伤的患者中形成微骨折或实施其他的骨髓刺激技术；和(b)向该微骨折部位施用组合物，其中该组合物包含能够再生有序透明软骨的试剂。

在一些实施方式中，该试剂能够诱导间充质干细胞(MSC)分化为软骨细胞。在一些实施方式中，该试剂是多肽。在一些实施方式中，该试剂是包含效应结构域的多肽。在一些实施方式中，所述效应结构域是软骨形成转录因子。优选地，所述软骨形成转录因子是SOX9。在某些实施方式中，所述转录因子是具有增强的细胞穿透肽的SOX9的变体。在某些实施方式中，所述转录因子是具有被破坏的核输出肽的SOX9的变体。

在一些实施方式中，该试剂是核酸。在一些实施方式中，该试剂是编码包含软骨形成转录因子的多肽的核酸。优选地，所述软骨形成转录因子是SOX9。

在一些实施方式中，该试剂是化合物或小分子。

在一些实施方式中，该试剂能够刺激SOX9的表达。此类试剂包括胰岛素样生长因子1(IGF-1)、成纤维细胞生长因子-2(FGF-2)、骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子-β(TGF-β)。