オーソバイオロジクス

再生整形外科としても知られるオーソバイオロジクスは、再生医療の一分野であり、血液、脂肪、骨髄など、人体に自然に存在する生物学的原料由来の製品を利用して、怪我の治癒を迅速化・効率化することを目的としています。現在、整形外科における生物学的製剤の応用を検証する臨床試験が進行中です。

整形生物学的製剤は、特定の種類の関節炎などの筋骨格系疾患、腱、靭帯、骨、筋肉、椎間板、膝の半月板、軟骨、その他の筋骨格組織の損傷などの治療に使用されることがあります。整形外科で使用される生物学的製剤は、患者自身の体（自家細胞）またはドナー（同種移植）から採取することができます。自家細胞は患者の体との適合性に優れているため、整形生物学的製剤治療では好まれます。遺伝的に同一の細胞を使用することで、免疫拒絶のリスクが大幅に低減されます。[ 1 ] [ 2 ]

歴史

整形外科医は、骨髄穿刺液を用いて骨片インプラントを偽関節骨折に移植することで、骨髄移植の有効性を高めることを初めて記録しました。[ 3 ]整形生物学的製剤（Orthobiologics）という用語は、1990年代に初めて使用されました。これは、「整形外科（Orthopedics）」を意味する「ortho」と「生物学的製剤（biologics）」を意味する「biology」を組み合わせたものです。[ 4 ]整形生物学的製剤の分野は、生物学的由来物質の使用への関心が高まるにつれて発展しました。再生医療とバイオテクノロジーの進歩に伴い、生物学的製剤は注目を集め、整形外科における新たな応用が可能になりました。2000年代初頭までに、この用語は整形外科およびスポーツ医学界で定着し、天然治癒剤を用いた低侵襲治療に焦点が当てられました。[ 5 ]

2013年、特殊外科病院の研究者らは「膝関節炎に対する血小板豊富血漿療法後の臨床およびMRI結果」（2013年）という研究を発表しました。この研究では、この療法によって機能が改善し、痛みや炎症が軽減されたという初期の証拠が示されました。[ 6 ]

整形生物学の進歩には、軟骨、筋肉、腱、靭帯、椎間板、骨に影響を与える筋骨格系の疾患に対する血小板、前駆細胞、または間葉系間質細胞（MSC）の使用が含まれます。一般的に使用される整形生物学としては、多血小板血漿（PRP）、濃縮骨髄穿刺液（cBMA）、または微小断片化脂肪組織（MFAT）などの脂肪由来療法などがあります。軟骨再生における革新には、マトリックス誘導自己軟骨細胞移植（MACI）や生体模倣スキャフォールドなどの技術も含まれます。さらに、骨形成タンパク質（BMP）などの成長因子は、骨再生を促進するために使用されます。[ 2 ]上記のすべては臨床使用が承認または認可されていますが、臨床使用はまだ承認されていないものの現在研究中の整形生物学的製剤には、臍帯細胞や羊水由来製品などのいわゆる出生組織や、エクソソームなどの生物学的製剤の使用が含まれます。研究者らは、整形外科的損傷や変性疾患に対する新たな治療法となり得る3Dプリンティングや遺伝子治療などの他のアプローチも評価しています。[ 7 ] [ 2 ]

2022年、複数の研究機関の研究者らが、オーソバイオロジクスに関する11年間の研究論文474件をレビューしました。文献には、臨床論文132件、非臨床論文271件、査読済み論文71件が含まれており、そのうち244件は多血小板血漿、146件は骨髄穿刺液、72件は脂肪由来細胞、12件は羊膜細胞に関するものでした。このレビューでは、オーソバイオロジクス分野の進歩には、最低限の報告基準の確立と、このテーマに関するより質の高い研究が必要であると結論付けられました。[ 8 ]

2024年、研究者らは膝関節炎患者253名を対象に、血小板濃度の異なる多血小板血漿（PRP）注射の有効性を検証するコホート研究を実施しました。患者は、高、中、低血小板濃度のPRP投与群に割り付けられ、その効果は経時的に測定されました。結果は、血小板濃度と治療成功の間に明確な関連性を示しました。低血小板群では治療失敗率が15%であったのに対し、中、高血小板群ではいずれも治療失敗率はわずか3.3%でした。しかし、すべての群において研究期間中に臨床的な改善が見られました。[ 9 ]

組織源

整形外科生物学的療法のために抽出される一般的な組織と細胞の種類には以下のものがある：[ 10 ]

医療用途

整形生物学は、腱炎や腱症、椎間板変性症、骨折の治癒遅延、足底筋膜炎、股関節唇断裂、軟骨損傷、筋肉の挫傷、半月板断裂、靭帯の捻挫や断裂、変形性関節症などの急性筋骨格損傷や慢性変性疾患の治療に用いられます。[ 20 ]

これらの治療的役割は、筋骨格組織の治癒を促進する能力に基づいています。[ 21 ] [ 22 ]ほとんどの薬は、局所組織環境を改善し、修復を促進する抗炎症因子と免疫調節因子を放出することによって作用します。[ 21 ] [ 23 ]

整形生物学的製剤は単独の治療として、または外科手術の補助として投与されることがある。[ 22 ] [ 21 ] [ 24 ]

注射剤

血小板濃縮血漿

多血小板血漿（PRP）療法は、血小板と成長因子を濃縮し、損傷組織の治癒時間を短縮するために使用されます。この療法は、変形性関節症、腱・靭帯損傷、軟骨修復、そして術後回復の症状に対する治療法です。

この療法は、靭帯の捻挫や断裂の治癒期間を短縮するために、従来の治療と併用されています。臨床医は現在、PRP療法を腱板腱、アキレス腱、股関節殿筋腱などの腱の外科的修復の補助に使用しています。また、PRPはテニス肘や腱板腱炎などの慢性疾患の治療にも使用されています。

研究によると、PRP療法は炎症経路を調節することで変形性膝関節症患者の症状管理に役立つことが示されています。[ 25 ]

PRP療法は、整形外科手術後の術後回復と組織治癒をさらに促進するために、外科的介入と併用されます。炎症を軽減し、回復を早め、術後治癒を改善することが示されています。[ 26 ] [ 2 ]

骨髄穿刺液

濃縮骨髄穿刺液（cBMA）注入は、自己生物学的製剤を用いた治療法です。骨髄には結合組織前駆細胞群が含まれています。患者の骨髄を採取し、細胞と成長因子を遠心分離機で濃縮します。濃縮液を損傷部位に注入することで、組織再生が促進されます。[ 27 ]

脂肪組織

微小断片化脂肪組織（MFAT）は、脂肪細胞を使用して関節損傷や変形性関節症などの特定の症状の治癒を促進する自己生物学的技術です。[ 28 ] [ 29 ]

外科手術

整形生物学的製剤は、生物学的製剤を用いて筋骨格組織の治癒を促進することで、手術成績を向上させるために使用されます。軟部組織再建、腱・靭帯修復、骨移植などの手術中または手術後の治癒を促進するために使用されます。[ 21 ]

軟骨修復

自家軟骨細胞移植（ACI）は、膝関節の軟骨修復に用いられる外科手術です。患者から健康な軟骨細胞を採取し、実験室で培養した後、損傷した関節に移植します。[ 30 ] ACIと同様に、マトリックス関連自家軟骨細胞移植（MACI）もこの技術を応用したものです。

MACIは培養細胞と生体模倣スキャフォールドを組み合わせることで、新しく形成された軟骨組織の統合を改善します。[ 31 ]臨床医は、コラーゲン、ヒアルロン酸、キトサン、アルギン酸塩などの天然スキャフォールド材料と、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトンなどの合成スキャフォールド材料を使用します。多くの場合、天然材料と合成材料はハイブリッドスキャフォールドに組み合わせられます。[ 32 ]

骨の修復

骨癒合における整形生物学的製剤の使用には、合成骨移植と骨形成タンパク質（BMP）が含まれます。[ 33 ] BMPはサイトカインとして知られる成長因子の一種です。BMPは合成骨移植と併用されることが多く、天然骨基質を模倣するためにリン酸カルシウム、ハイドロキシアパタイト、生体活性ガラスから作製されます。これらの材料は天然骨基質を模倣し、骨細胞の増殖を促進します。[ 34 ]

規制

米国では、食品医薬品局（FDA）がオーソバイオロジクスの使用を規制しています。さらに、連邦取引委員会がオーソバイオロジクスに関するすべてのマーケティングおよび広告の主張を規制しています。[ 35 ]

欧州連合では、オーソバイオロジクスの使用は欧州医薬品庁（EMA）と各EU加盟国の国家管轄当局によって規制されている。[ 36 ]

その他の地域では、規制は国によって異なります。

課題

オーソバイオロジクスは、規制上のハードル、有効性を裏付ける臨床的証拠、業界標準化と詳細な分類、高コストなどの課題に直面している。[ 37 ]オーソバイオロジクスは医療の発展途上の分野であるため、多くの保険会社はこれを実験的なものとみなして保険適用外とし、患者は自己負担で支払う必要がある。[ 38 ]

さらに読む

参照

再生医療

参考文献

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