骨关节炎最主要的病变是软骨的变性与破坏。到目前为止，用传统的理疗、药物治疗和外科手术的方法都不能很好地实现关节软骨损伤的修复，更无法阻止进行性关节软骨退变的过程。基因疗法将外源性遗传物质（目的基因）通过一定的方式和途径导入靶细胞，改善细胞的基因缺陷或使靶细胞获得新的生物学行为和功能，从而达到治疗疾病的目的。

骨关节炎基因治疗可以通过调控与软骨降解相关因子的基因表达和（或）促进软骨修复因子的基因表达来实现。基因治疗中应用宿主细胞基因间接转染或DNA质粒直接转染，可以将目的基因精确定位于局部关节中，同时通过构建不同类型的载体来提高转染效率，实现更为有效、持续的目的基因表达。目前已有学者考虑应用基因治疗骨关节炎，主要有两种策略：第一种策略是基于转移蛋白的基因从而抑制软骨组织的退化过程；第二种策略是通过使基因产品在损伤部位持续局部定位化以刺激软骨组织的修复。

随着对骨关节炎发病机制认识的不断深入和基因治疗技术的飞速发展，越来越多的目的基因应用于骨关节炎软骨退变治疗的实验与临床研究。选择合适的目的基因，一直以来都是骨关节炎基因治疗研究的热点。目前，选择治疗骨关节炎目的基因的依据主要集中在实现抑制炎性细胞因子、基质金属蛋白酶（MMPs）的表达和促进生长因子的表达这两个方面。

1．抑制炎性细胞因子和MMPs表达的目的基因　近年来有研究表明，与软骨破坏相关的单核因子IL－1、TNF－α的分泌异常，是骨关节炎发病的中心环节。IL－1、TNF－α能抑制软骨细胞外基质蛋白的生物合成，促进MMPs基因的表达。MMPs被激活后，由于内源性软骨MMPs抑制因子不能有效调节MMPs的活性，将出现明显的软骨细胞外基质降解。调节骨关节炎软骨合成与分解代谢平衡的途径，包括中和炎性细胞因子的作用，抑制MMPs基因的表达。IL－1受体拮抗蛋白（IL－1Ra）、可溶性IL－1受体（sIL－1R）和可溶性TNF－α受体等均可抑制IL－1、TNF－α等炎性细胞因子介导的软骨基质降解。相关的目的基因有IL－1Ra基因、Ⅱ型IL－1受体（IL－1RⅡ）基因和可溶性TNF－α受体基因。研究较多的目的基因为IL－1Ra基因。

2．促进生长因子表达的目的基因　生长因子是通过细胞间信号传递而影响细胞活动的一类多肽因子，大多数软骨的生长因子由软骨细胞产生并分泌到软骨基质中，通过自分泌和旁分泌机制影响软骨细胞的增殖、分化和软骨基质的代谢，在软骨形成过程中发挥重要的调节作用。与软骨退变修复相关的生长因子中，胰岛素样生长因子－I（IGF－1）、转化生长因子－β1（TGF－β1）和骨形态发生蛋白（BMP）发挥着重要的作用。由于外源性生长因子来源有限、价格昂贵且半衰期短，近年来利用基因转导技术来修饰软骨、滑膜细胞，在体内局部持续、高效地分泌生长因子，促进软骨的修复和增殖分化。相应的目的基因有IGF－1基因、TGF－β1基因和BMP基因。

总的来说，目前骨关节炎治疗目的基因的研究主要集中在动物实验，而临床研究刚刚开始实施。与以往的单基因治疗研究不同，最近的研究中尝试了多种不同目的基因的联合转基因治疗，初步取得了满意的疗效，但仍有必要在优化基因组合、选择合适载体方面作进一步深入而系统的研究。与滑膜的基因转染相比，软骨方面的基因转染研究进展缓慢，面临更多的困难和挑战。在抑制炎性细胞因子的研究中，IL－1Ra基因对骨关节炎病程的积极作用已得到广泛论证，而对其他目的基因的研究尚缺乏相应的广度和深度。骨关节炎基因治疗中对生长因子基因作用的研究仍处于起步阶段。相信随着目的基因研究和转基因技术的不断进步，基因治疗在预防和治疗骨关节炎中将发挥举足轻重的作用。