一个更好的方法来发现和治疗骨关节炎
成像技术和更好的润滑剂可以减缓关节置换的匆忙
据估计，2700万美国人患有骨关节炎，这是一种退化性疾病，会破坏膝盖、臀部、手指和脊柱的软骨和底层骨骼。患有这种疾病的人每天都要忍受疼痛和僵硬。
虽然止痛药、物理治疗和减肥都有助于缓解症状，但这种最常见的关节炎没有已知的治愈方法。对于疾病晚期的患者来说，最好的解决方案是髋关节或膝关节置换术，但这些替换部件通常只能使用15年左右。随着许多美国人活到80多岁，那些在中年患上骨关节炎的人面临着一个不愉快的选择：要么放弃手术，忍受痛苦，要么选择关节置换术，并希望在他们去世之前它不会磨损。
这是马克·格林斯塔夫和他的实验室格林斯塔夫小组喜欢解决的医学挑战。
格林斯塔夫是艺术与科学学院的化学教授、工程学院的生物医学工程教授，也是材料科学与工程工程系的成员，他说：“越是具有挑战性的问题，就越能促使我们以最批判性和最具创造性的方式来思考它。”“如果我们能开发出治疗早期和中期骨关节炎的疗法，那将是非常有价值的。”
自从11年前来到波士顿大学以来，格林斯塔夫和他的澳门威尼斯人注册网站研究生们已经从他们的实验澳门威尼斯人注册网站研究中创立了三家生物技术公司。Flex Biomedical就是其中之一。2008年，格林斯塔夫和他的前化学博士后澳门威尼斯人注册网站研究员米歇尔·瓦蒂尔（Michel Wathier）共同创立了这家公司。他们发明了一种粘性聚合物，注射到动物关节后，这种聚合物可以改善润滑，比市场上领先的骨关节炎产品Synvisc-One持续时间更长。小组成员希望在三年内将他们的聚合物投入临床试验，并获得美国食品和药物管理局的批准。
在上面的视频中，Mark Grinstaff和Grinstaff小组的成员讨论了他们如何开发诊断和治疗骨关节炎的新方法。骨关节炎是一种退化性疾病，会破坏膝盖、臀部、手指和脊柱的软骨和底层骨骼。
与此同时，格林斯塔夫小组的5名澳门威尼斯人注册网站研究人员，由20多名具有化学、药理学、生物医学和机械工程专业知识的澳门威尼斯人注册网站研究生和博士后组成，正在从其他角度澳门威尼斯人注册网站研究骨关节炎。虽然一些成员正在澳门威尼斯人注册网站研究各种聚合物的润滑作用，并创造一种新的聚合物来加强患病软骨，但其他人正在开发一种更准确的方法来诊断骨关节炎。他们分别在梅特卡夫科学与工程中心五楼的格林斯塔夫集团总部和他们的临床合作伙伴、波士顿儿童医院整形外科医生布莱恩·斯奈德（Brian Snyder）的贝斯以色列女执事医疗中心实验室工作。
骨关节炎的退化主要发生在两个方面：关节的天然润滑剂滑液失去了滑溜性，软骨不能保持水分，“变得更像一个漏水的海绵，而不是一个有弹性的组织，”生物医学工程博士候选人本杰明·拉金（ENG ' 14）解释说。
化学博士后Cynthia Ghobril正在通过开发新的合成高分子量聚合物作为软骨的生物润滑剂来解决第一个障碍。当注入关节时，它们会粘附在软骨表面，并在一定程度上恢复长骨之间的润滑。这种策略可以使聚合物在关节中停留更长时间。Ghobril希望她的聚合物最终能在原地停留几个月，而不是几天，这样病人每年只需要注射几次就能缓解疼痛。
本杰·库珀（2016届毕业生）是一位化学博士候选人，他正在通过开发一种聚合物来解决第二个问题，这种聚合物可以帮助软骨保持其机械完整性。到目前为止，库珀已经在奶牛的软骨和骨核上测试了他的分子。在细胞实验和小动物实验中改进了他的聚合物之后，他计划在大型动物澳门威尼斯人注册网站研究中进行测试。
Benjy Cooper （GRS ' 16）插入骨头和软骨核心，以测试其表面在浸入天然或合成润滑剂时的摩擦和磨损程度。
x光和猜测
需要更好的早期骨关节炎诊断工具是至关重要的。目前，大多数医生依靠x光和患者报告的疼痛来诊断疾病。但由于扫描不能显示软骨等软组织，医生会仔细观察病人长骨之间的距离。“如果距离很远，他们会说，‘你很健康，没有骨关节炎，’”格林斯塔夫说。“如果距离很小，而且骨头靠得很近，他们就会说，‘你得了骨关节炎。’”
“这是非常有限的，”他说。“如果我们有一种定量的方法来评估这种疾病的阶段，那就太好了。”
尼尔·乔希认为他可能已经有了一个。这位前格林斯塔夫集团博士后，现在是哈佛大学化学和生物工程助理教授，创造了一种带正电的小分子，叫做CA4+，它附着在带负电的糖胺聚糖分子上。在CT扫描下，结合从多个角度拍摄的一系列x射线图像，joshi的造影剂会发光，显示出GAGs的存在（或相对不存在），GAGs可以保留水分，保持软骨的强度和耐久性。低GAG计数提示骨关节炎发病。
通过在牛膝软骨和兔膝的CT扫描中使用Joshi的造影剂，澳门威尼斯人注册网站研究小组可以定量测量组织的厚度和坚固程度。他们相信医生最终可以使用该工具更准确地诊断和治疗人类骨关节炎。
拉金说：“我们有一个标记，可以识别软骨组织的生化和生物力学健康。”他和另一位生物医学工程博士澳门威尼斯人注册网站研究生Rachel Stewart（14年级）现在正在更大的关节上测试CA4+，包括赛马的膝盖和人类的臀部和膝盖。斯图尔特说：“对完整的大型活体标本进行成像对我们来说是一个更复杂的挑战，所以我们正在努力优化它。”
Benjamin Lakin （ENG ' 14）进行了一项测定，以确定软骨内承重糖胺聚糖（GAGs）的数量。
Lakin也在开发用于小动物的CA4+。“人们对一种监测小鼠骨关节炎的工具很感兴趣，”他说。“这是所有制药公司用来测试药物的方法，但他们没有一个监测工具来判断他们的治疗是否有效。”现在，在疾病发展的不同阶段，大量的老鼠被饲养和牺牲，以确定药物的成功或失败。该团队的监测工具将使澳门威尼斯人注册网站研究人员能够自由地进行纵向实验，而无需大规模动物澳门威尼斯人注册网站研究的费用（和道德风险）。
“从道德的角度来看，”拉金说，“这是非常强大的。”
Jonathan Freedman（医学博士）说，这种生物标记物是该小组正在开发的“对比剂套件”之一，将来会包括用于核磁共振成像的小分子和纳米颗粒。虽然CT扫描更便宜、更快，而且在全国的医院更常见，但磁共振成像是医生评估软组织的首选成像技术。
拉金说：“我们的最终想法是尽可能获得最好的早期诊断，并在未来十年内生产出来。”
2011年发表在《关节炎与风湿病》（Arthritis & Rheumatism）杂志上的一项澳门威尼斯人注册网站研究表明，这可能会让三分之一的65岁及以上的美国人得到缓解，这些人受到骨关节炎的影响，以及在车祸、高强度运动或体力要求高的军事服役后患上这种疾病的年轻患者。20至24岁的服役人员的诊出率比一般人群高26%。
弗里德曼是一名医科学生和药理学博士候选人，他以医生的眼光看待这个项目。他说：“我们是从非常学术的角度来看待这个问题的。”“所有这些工作都是为了修复膝盖，以防止潜在的原因，但如果疼痛消失，大多数人都会很高兴。”
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