Osteoartritis (OA) je bolest koja zahvaća cijeli zglob. Primarni znakovi i simptomi dobro su opisani i uključuju povećanu subhondralnu (područje kosti ispod hrskavice) gustoću kostiju (subhondralnu sklerozu), stvaranje koštanih izraslina – osteofita (osteofitozu), eroziju hrskavice koja dovodi do sužavanja zglobnog prostora (eng. joint space narrowing, JSN), kroničnu bol i gubitak funkcije zgloba.  Međutim, odnos između prethodno navedenih komponenti bolesti izuzetno je kompleksan.

Primjerice, u studiji provedenoj 2006. godine (Szebenyi B i suradnici) na uzorku od 167 pacijenata s OA, bol u zglobovima izmjerena pomoću validirane vizualno-analogne skale (VAS) bila je tek neznatno povezana s JSN i osteofitozom, ali u snažnoj i značajnoj povezanosti sa stupnjem subhondralne skleroze.

S druge strane, gubitak funkcije zgloba, mjeren korištenjem funkcionalne podskale indeksa osteoartritisa (WOMAC) Sveučilišta Western Ontario i McMaster, bio je povezan samo s JSN-om i nije imao veze sa stupnjem subhondralne skleroze ili osteofitozom. Navedena opažanja impliciraju kako bi podrijetlo boli koja se pojavljuje u sklopu OA moglo biti u oštećenom koštanom tkivu, dok bi gubitak funkcionalnosti u zglobu mogao biti posljedica erozije hrskavice. I druge studije također su naglasile složenost identificiranja podrijetla boli u osteoartrozom pogođenom zglobu. Potencijalno različiti uzročnici boli i funkcionalnih promjena u zglobu mogu postati velikim izazovom u razvoju lijekova koji se koriste u svrhu terapije kod pacijenata u kojih se ovo stanje javlja. U nedostatku jednog lijeka koji djeluje kroz definirani molekularni put te istovremeno djeluje na sve komponente koje sačinjavaju OA, razvija se alternativni pristup u vidu biološkog ili staničnog agensa koji djeluje preko više različitih mehanizama.

U ovom pregledu literature autori studije opisuju koncept mezenhimskih matičnih/stromalnih stanica (MSC) te se analiziraju opcije stanične terapije za idiopatski (starosni) OA. U tom kontekstu spomenut će se različiti mehanizmi povoljnog djelovanja ove vrste lijekova, poput upotrebe hondrocita za popravak hrskavice, strategije tkivnog inženjeringa ili pak operativnog popravka meniska u kontekstu prevencije sekundarne OA. Sve navedeno dovelo je do kliničkih ispitivanja intraartikularnih injekcija MSC kao potencijalne terapije za ovu idiopatsku bolest.

Definicija MSC-a

MSC-ovi su prvi put opisani nakon njihove izolacije iz koštane srži sredinom 20. stoljeća. Iako se već u početku pokazalo da imaju osteogena svojstva (potencijal za obnovu oštećene kosti), njihov multipotentni profil diferencijacije postao je postupno jasan tek nedavno, s posebnim naglaskom na njihov hondrogeni potencijal (potencijal za obnovu koštane hrskavice). Naknadna istraživanja ukazala su na postojanje sličnih ili ekvivalentnih stanica koje se mogu izolirati iz masnog tkiva, pupkovine i sinovijalne membrane.

Šire prihvaćeno gledište je da MSC-ovi ne pokazuju sve potrebne karakteristike pluripotentnih stanica, zbog čega u znanstvenoj zajednici i dalje zaostaje dvojba treba li ih uopće smatrati matičnim stanicama, uslijed čega se za te stanice sve češće koristi naziv mezenhimalne stromalne stanice. Međutim, prethodno navedene nedoumice ne umanjuju potencijalnu korist primjene MSC-a, koji se danas koriste u velikom broju različitih kliničkih istraživanja na temu regeneracije tkiva (npr. kosti i hrskavica te kardiovaskularnih bolesti), ali i kao modifikatori postojećih bolesti, uključujući hematološke bolesti, GVHR i upalnih bolesti.

Međunarodno društvo za staničnu terapiju (ISCT) pokušalo je standardizirati definiciju MSC-a koristeći sljedeće kriterije:

• stanice moraju pokazivati svojstvo adherencije na plastiku u standardnim uvjetima kulture;
• moraju eksprimirati CD105, CD73 i CD90 markere
• nemaju ekspresiju CD45, CD34, CD14 ili CD11b, CD79alpha ili CD19 i površinskih molekula humanog leukocitnog antigena-DR;
• moraju se diferencirati na osteoblaste, adipocite i hondroblaste u in vitro

Ovi su kriteriji donekle poboljšali komparativne pristupe različitih studija, no čak i letimičan pregled literature sugerirao bi da heterogenost pristupa ostaje. Prepoznajući tekući problem, Međunarodna konsenzus grupa razvila je alat “DOSES” kao transparentnu komunikacijsku metodu za bilo koji opis terapija temeljenih na MSC-u. DOSES preporučuje da sva takva izvješća uključuju informacije o donoru, porijeklu tkiva, upotrijebljenim metodama ekstrakcije, čuvanja i transpantacije stanica, karakteristikama prikazanih stanica i mjestu isporuke. Iako pomaže u poticanju najučinkovitije prakse u komunikaciji istraživanja/proizvoda, DOSES ne rješava problem kako najbolje definirati što je MSC i kako treba definirati njegov identitet i aktivnost.

Nedavno je predloženo da se MSC-ovi definiraju markerima njihovog prvotno namjeravanog načina djelovanja kao i različitim metodama osmišljenim pomoću alata DOSES. Ovaj prijedlog predstavlja i svojevrsno priznanje njegovih tvoraca da je terminologija “matične stanice” ograničavajuća jer podrazumijeva sposobnost ugrađivanja i diferenciranja, čime se automatski implicira i namjeravani način djelovanja. Međutim, sve je više dokaza da MSC mogu organizirati trofički popravak svojom sposobnošću oslobađanja čimbenika rasta, citokina i drugih signalnih molekula koje mogu utjecati na stanice domaćina da sintetiziraju novo tkivo te suzbijaju lokalnu upalu i imunološki odgovor organizma. Iz navedenoga slijedi da bi se razvoj MSC-a u terapeutske svrhe trebao temeljiti na jasnoj odluci o tome koji se način djelovanja (usađivanje matičnih stanica ili trofički popravak) želi postaviti kao primarni.

Stanična implantacija i tkivni inženjering – popravak hrskavičnih lezija

Razmatranje stanične terapije za reparaciju oštećenja hrskavice datira još iz osamdesetih godina prošlog stoljeća, kada je, predvođen generacijom mladih staničnih biologa i ortopedskih kirurga, uključujući Matsa Brittberga, Daniela Grandea, Andersa Lindahla i mnoge druge, proveden veliki broj istraživanja i kliničkih radova na temu autologne implantacije hondrocita (ACI). Od tada su tisuće pacijenata diljem svijeta liječene ACI-om ili korištenjem ACI-a potpomognutim matriksom (MACI), pri čemu su implantirane stanice stabilizirane bio-skeletom. Jasne dokaze o prednosti ACI/MACI u odnosu na konvencionalnije pristupe pružilo je randomizirano kontrolno ispitivanje ACI u odnosu na tradicionalnu metodu stvaranja mikrofraktura, kojom se prisutno hrskavično tkivo potiče na proliferaciju. Međutim, ova tehnika je osmišljena za liječenje žarišnih traumatskih lezija hrskavice i ne može se koristiti u kontekstu većih oštećenja hrskavice uočenog OA promijenjenim zglobovima.

Tkivni inženjering hrskavice dodatno daje na težini potencijalnoj primjeni ACI i MACI jer predviđa in vitro uzgoj kulture stanica stabiliziranih bio-skeletom kako bi se omogućilo sazrijevanje novog hrskavičnog tkiva prije njegove implantacije, što bi, u principu, trebalo omogućiti liječenje većih, difuznijih lezija, jer će konstruirana hrskavica imati kapacitet da podnese opterećenje ubrzo nakon implantacije.

U isto vrijeme, MSC-ovi su se istraživali kao alternativni izvor stanica za inženjering hrskavice. Obrazloženo je da bi, čak i s hondrocitima nazalnog septuma (najčešće mjesto ekstrakcije hrskavičnih stanica s obzirom na proliferativni potencijal), stvaranje dovoljno autolognih stanica za velike, difuzne lezije, bilo vrlo izazovno, dok bi MSC-ovi trebali imati veći replikativni potencijal.

Nekoliko znanstvenih skupina uspjelo je demonstrirati i dokazati učinkovito formiranje hrskavice pomoću MSC-a ljudske koštane srži, kvalitete usporedive s hrskavicom proizvedenom iz goveđih nosnih hondrocita. Međutim, čak i nakon provedenih studija zaostale su ozbiljne sumnje da li bi pristup tkivnog inženjeringa neohrskavičnog tkiva bio održiv, unatoč spremnom izvoru stanica, s obzirom na velika područja lezija i složenost organizacije tkiva. Uz navedeno, zaostaju i izazov integracije zrelog hrskavičnog tkiva sa sklerotičnom subhondralnom kosti, kao i problem preživljavanja novoformiranog tkiva pod svakodnevnim mehaničkim silama.

MSC za popravak meniska u prevenciji sekundarne OA

Menisci su strukture vlaknaste hrskavice u koljenu koji obično rupturiraju kao posljedica traume tijekom sporta i drugih aktivnosti, a obično zahtijevaju djelomičnu ili čak totalnu meniscektomiju s pratećim povećanim rizikom od OA zbog gubitka meniskalnog tkiva. U svojoj studiji, Murphy i sur. testirali su učinke ubrizgavanja 10 milijuna MSC-a u koljena koza nakon ozljede meniskusa/ligamenta i resekcije ligamenta. Model ozljede doveo je do razvoja OA u kontrolama kojima je ubrizgana hijaluronska kiselina (HA). Međutim, kod životinja kojima je uz HA primijenjena i MSC, postojali su jasni dokazi djelomične regeneracije oštećenog meniskusa, čime se inhibira pojava OA.

Serija pretkliničkih studija drugih istraživačkih grupa koja je potom uslijedila, provedena na štakorima, svinjama i zečevima, dodala je daljnje dokaze u prilog ovom pristupu. Takva razina dokaza pretkliničkih studija potakla je prvo randimizirano dvostruko slijepo kontrolirano istraživanje ubrizganih MSC-a nakon provedene djelomične medijalne meniscektomije. Studija je uspoređivala pacijente kod kojih su primijenjene 2 doze MSC-a (50 × 106 i 150 × 106) s kontrolnim pacijentima kojima je ubrizgana HA, nakon čega su pacijenti sustavno praćeni dvije godine. Najvažniji ishod studije bio je jasan dokaz trajnog smanjenja boli kod pacijenata kojima su aplicirane MSC, dok je regeneracija meniskusa, mjerena kao volumen meniskusa na MR-u, uočena samo u manjoj podskupini pacijenata i uglavnom se nije održala tijekom dvije godine trajanja studije. Ovi rezultati su važni jer ističu moćne trofičke učinke aplikacije MSC-a, koji mogu biti neovisni o njihovom regenerativnom kapacitetu.

Alternativa prevencije OA koji se razvija nakon meniscektomije bila bi izbjegavanje meniscektomije na mjestima avaskularne rupture. To je bila osnova novog pristupa koji kombinira kolagensku skelu, koja djeluje kao stabilizator, s nediferenciranim autolognim MSC-ima, koji se implantira u rastrgani meniskus u vrijeme kirurškog popravka. Kao dokaz učinkovitosti navedenog koncepta u ljudskom organizmu nameću se rezultati studije u kojoj je sudjelovalo pet pacijenata sa svježim avaskularnim rupturama meniska. Tri od navedenih pet pacijenata ostala su asimptomatska, bez ponovne rupture meniska tijekom dvije godine praćenja. Budući su implantirane stanice bile nediferencirane, realna je mogućnost  da je terapijski učinak rezultat trofičkog popravka oštećenog tkiva, a ne presađivanja i diferencijacije.

MSC za liječenje primarne (idiopatske, starosne) OA

Pojava ACI-ja kao opcije kirurškog liječenja žarišnih ozljeda hrskavice otvorila je ideju o staničnim terapijama za primarni OA, iako su izazovi koje nameće ova bolest povezana sa starenjem bili dobro prepoznati od samog početka. Ove su tehnike osmišljene za tretiranje žarišnih lezija s traumatskim ozljedama, dok su pacijenti s primarnim OA obično isključeni iz liječenja staničnom terapijom zbog prethodno opisane složenosti bolesti. Nadalje, kada se razmatra pristup stanične terapije OA, potrebno je baviti se ne samo izazovima regeneracije tkiva u složenom patološkom okruženju (lokalno i sustavno), već i zdravstveno-ekonomskim aspektima ove problematike. Uspješna terapija trebala bi biti relativno jeftina, jednostavna za primjenu i izvediva na više različitih lokalizacija.

Ipak, u posljednje vrijeme interes za korištenje MSC-a u kontekstu liječenja primarnog OA raste. Prvo izvješće o injekciji MSC-a u osteoartrotski promijenjeno koljeno donijeli su Centeno i sur. 2008. godine i to na temelju liječenja jednog pacijenta ohrabrujuće rezultate.

Druga studija koja je uključivala četiri pacijenta, prijavljena 2011. godine, također je pokazala određenu korist, ali sa skromnijim ishodom. Sve daljnje studije, uz tek poneku iznimku, zaključile su da postoji značajno poboljšanje po pitanju bolova nakon injekcije MSC-a, a dvije studije konkretno su dokazale značajno poboljšanje u funkciji zglobova. Niti jedan od provedenih sustavnih pregleda literature nije otkrio značajne sigurnosne probleme u vidu nuspojava ili kontraindikacija. Ove neovisne analize daju značajno povjerenje da injekcije MSC-a mogu imati terapeutsku vrijednost i stoga je potrebno pomnije ispitivanje nalaza iz najkvalitetnijih ispitivanja. U najnovijoj meta-analizi Ma i sur. identificirali su deset kliničkih ispitivanja za liječenje OA koljena za koje se smatralo da su dovoljno kvalitetni za procjenu: 5 korištenjem autolognih MSC-a i 5 korištenjem alogenih MSC-a.

Pacijenti su praćeni tijekom 12 mjeseci u većini studija, iako su u tri studije praćeni samo 6 mjeseci, a jedna je produljena na 4 godine. Bol je značajno smanjena u skupini koja je primala MSC u 8 od 10 studija. Nije bilo vidljive razlike u usporedbi studija koje koriste autologne ili alogene stanice, kao ni pri različitim tkivnim podrijetlom stanica (masnoća, koštana srž ili posteljica/pupkovina). Funkcija koljena značajno je poboljšana u skupini liječenoj MSC-om u 8 od 10 studija, a kao i po pitanju faktora boli, još jednom nije bilo vidljive razlike u usporedbi studija koje su koristile autologne ili alogene stanice

Radiološka procjena debljine hrskavice i/ili veličine lezije hrskavice procijenjena je u 8 od 10 studija s dokazima poboljšanja po pitanju navedenog parametra u skupini liječenoj MSC-om u 4 od 8 studija i djelomičnog poboljšanja u daljnje 2 studije.

Doza apliciranih stanica uvelike je varirala od jedne studije do druge. Nije bilo jasnih dokaza o korelaciji  doza-odgovor, budući su zabilježeni poneki pozitivni ishodi čak i pri najnižim dozama, dok je u 2 studije postojala tendencija slabije učinkovitosti pri najvišim dozama. Ovaj neobičan nalaz u skladu je s meta-analizom Kabata i sur., koji su su identificirali minimalni učinkovit raspon doze za intraartikularne MSC-ove od 50-100 × 106 stanica/pacijentu, s nedostatkom učinkovitosti iznad ili ispod tog raspona.

Sumirano, prethodno opisana klinička ispitivanja, sustavni pregledi i meta-analize njihovih ishoda, pružaju sve veći broj dokaza da MSC-ovi mogu pružiti novi pristup liječenju primarne, idiopatske OA. Od posebne su važnosti dokazi za trajno smanjenje boli 12 mjeseci nakon primjene MSC-a i izvanredno, u 1 slučaju, čak i nakon 4 godine praćenja. Ozbiljne nuspojave bile su rijetke i vjerojatnije pri najvećim dozama stanica ili nakon ponavljanja doziranja tijekom kratkog (3-tjednog intervala) vremenskog okvira. Stupanj funkcionalnog poboljšanja i/ili regeneracije hrskavice ostaje nejasan, unatoč pozitivnim podacima iz najnovijih meta-analiza. Varijabilnost ovih ishoda između različitih ispitivanja može ovisiti o doziranju, veličini skupine ili o metodologiji korištenoj za kliničke i radiološke evaluacija.

Buduće perspektive

Trenutačno se OA općenito liječi kontrolom boli tijekom desetljeća ili čak više, sve do završne faze bolesti, kada je artroplastika obično najučinkovitiji izbor. Međutim, postoji i niz mogućnosti za intraartikularnu primjenu terapeutika za suzbijanje boli u pojedinačnim zglobovima, uključujući kortikosteroide (CS) i plazmu bogatu trombocitima (PRP), od kojih neki također mogu imati aktivnost modifikacije primarne bolesti.

MSC-ovi i biološki lijekovi koji modificiraju bolest, poput PRP-a, vjerojatno će djelovati kroz slične mehanizme, uključujući aktivaciju i inhibiciju mreža citokina i faktora rasta u zglobovima, a pruženi su i neki dokazi koji sugeriraju da PRP implantiran u lezije hrskavice može regrutirati hondro-progenitorne stanice.

U međuvremenu, daljnji rad na kliničkim ispitivanjima injektibilnog MSC-a utvrdit će mogu li same stanice zamijeniti konvencionalnije tretmane za ovu teško lječivu bolest povezanu sa starenjem. U konačnici, čak i ako se može pokazati odgovarajuća učinkovitost i sigurnosni profil MSC-a, jedan od važnih ciljeva koje valja utvrditi je postojanje jasne prednosti u odnosu na postojeće terapijske mogućnosti.