根据Global Burden of Disease（全球疾病负担研究）报告显示，骨关节炎（OA）是2010年发病率第三的肌肉骨骼疾病，其中83%会累及膝关节。随着人口的增长和预期寿命的增加，预计全球范围内骨关节炎的发病率还将继续升高。

骨关节炎的一个重要成因，是软骨的再生能力很差。位于软骨细胞之间的致密细胞外基质限制了软骨细胞的移动，导致软骨组织没有血管、淋巴或神经存在，造成外来软骨细胞和营养物质很难到达受损的软骨，使软骨组织的缺损无法被机体自身修复，因此人们迫切需要一种有效再生软骨的方法。

科学家现在已经尝试用不同来源的干细胞再生软骨细胞。来源于新生儿脐带血的干细胞因具有免疫调节特性、多向分化潜能和再生修复能力，是移植细胞的常见来源。

那么，脐带血来源的干细胞在软骨再生领域的应用前景如何呢？

免疫调节 

在骨关节炎的治疗中，除了旁分泌、直接分化作用，干细胞的免疫调节及抗炎作用同样不容忽视。脐带血中含有的间充质干细胞（UCB-MSCs）也具有免疫调节特性。

北京大学人民医院的研究人员首先证实了UCB-MSCs对类风湿性关节炎的治疗效果。成纤维细胞样滑膜细胞和基质金属蛋白酶（MMP9）在炎症和软骨损坏中起着重要作用。研究人员证实了肿瘤坏死因子α（TNFα）诱导的滑膜细胞增殖被UCB-MCS以剂量依赖性的方式抑制。 UCB-MSCs显著降低了滑膜细胞中MMP9的产生。

2012年，埃及科学家Greish及其同事证实UCB-MSCs在类风湿性关节炎大鼠模型中的免疫调节作用。在注射后34天，大鼠总体关节炎症状减轻。

2018年，首尔国立大学医院Shin和他的同事开展了首个UCB-MSCs治疗类风湿性关节炎的人体1a期临床研究，9名患者被分入3个剂量倍增的研究小组。临床试验的安全性表现良好，同时研究者也观察到了有积极意义的结果。在单次输注UCB-MSCs 4周后，患者DAS28评分的降低具有统计学意义。

软骨分化 

科学家试图用UCB-MSCs治疗膝关节炎和类风湿性关节炎，还因为它有个显著特色，可分化为包括软骨和成骨在内的中胚层谱系。

早期研究通过对软骨特异性蛋白多糖进行标记的Safranin O染色，证实了UCB-MSCs的软骨分化能力。

密歇根大学Wang和他的同事比较了UCB-MSCs和BMSCs（骨髓间充质干细胞）的软骨分化能力。6周以上实验表明，USC-MSCs中糖胺聚糖（gag）的含量增加，而在3~6周之间，BMSCs中粘多糖（gag）含量降低。此外，与BMSCs组相比，USC-MSCs分化的软骨结构显示单位DNA中羟脯氨酸含量高1.7到2.1倍。

2013年，韩国庆熙大学Jeong等人报道，UCB-MSCs通过旁分泌作用促进软骨生成细胞的分化。OA患者滑液与UCB-MSCs联合治疗后，血液中血小板反应蛋白-2（TSP-2）水平显著升高，而骨折患者滑液治疗则没有发生变化。此外，将缺失TSP-2的UCB-MSCs植入后，大鼠软骨缺损未得到修复。

再生软骨 

科学家在使用UCB-MSCs再生关节软骨领域也做了大量的研究工作。

2014年，韩国成均馆大学医学院Chung及其同事将UCB-MSCs联合4种不同类型的水凝胶（透明质酸、藻酸盐、聚醚或不同比例的混合物）治疗软骨缺损。所有移植UCB-MSCs的膝关节均有较好的修复效果。在UCB-MSCs移植中，一半以上的膝关节中检测到具有高胶原II型含量的再生软骨，而在仅使用水凝胶移植的膝关节中未观察到。而在水凝胶类型选择上，透明质酸联合UCB-MSCs的修复效果最好。

2016年，韩国研究者在UCB-MSCs治疗兔关节软骨缺损模型中观察到一个有趣的现象，当细胞浓度高到一定程度（1.5 ×10^7个/ml），修复作用反而会下降。可能的原因有，过高的浓度降低了细胞生存能力，或异种免疫排斥导致的细胞死亡或损伤。

2015年Park等人开展的一项研究具有里程碑意义，表明了UCB-MSCs具有全层关节软骨缺损的能力。

韩国的一个大型研究团队则成功地将UCB-MSCs推进到临床试验阶段，并研发出一种基于该细胞的治疗药物—— Cartistem。

这个团队开展的一项临床试验，对软骨缺损患者进行了长达7年的随访。7名参与者接受UCB-MSCs和HA水凝胶移植后，7年内未发生严重不良反应，其中两名患者在移植后1年接受进一步的活检显示，软骨再生修复良好。磁共振成像观察（5例），平均相对DR1指数为1.44，表明再生软骨中黏聚糖含量较高。

 iPS技术

最后，影响脐带血来源干细胞在软骨再生中应用的，还有iPS技术。

脐带血来源干细胞在软骨再生中的应用

这一技术能让体细胞“返老还童”，诱导生成干细胞。iPS细胞的出现影响了药物筛选、疾病建模等各个研究领域，并可在工业和临床研究中用于开发再生医学领域的药物。同时，患者匹配和纯合子HLA匹配的个性化iPSCs对临床也颇具吸引力。

2014年，美国康涅狄格大学健康中心Guzzo等证明，微团培养可诱导脐带血来源的iPSCs生成软骨。[11] 2017年，韩国天主教大学Nam等人使用脐带血单核细胞来源的iPSCs生成软骨小球。

而一种潜在的商业模式是利用部分采集的脐带血，来生产个性化iPS细胞系，然后将其作为配套产品储存以备将来的潜在用途。