И использование другой тактики восстановления, известной как костные морфогенетические белки или BMP, становится все менее вероятным. Исследования показали, что эти молекулы, разработанные для обеспечения спондилодеза и восстановления костей более десяти лет назад, могут работать с избыточной эффективностью, вызывая чрезмерный или неправильный рост костей.Но поскольку биологические исследования в области заживления костей часто были ограниченными, существует несколько других вариантов.
«Новые методы лечения остались недостаточно развитыми из-за предположения о том, что кости заживают без проблем», — говорит Курт Ханкенсон, доктор медицинских наук, доктор философии, профессор ортопедической хирургии в Michigan Medicine. «Реальность такова, что каждый год происходит огромное количество переломов, которые плохо заживают».Это разделение недавно вдохновило Ханкенсона и команду ученых из других учреждений на изучение нового терапевтического подхода.Их метод: доставить дополнительный Jagged-1 — мощный остеоиндуктивный белок, который, как известно, активирует сигнальный путь Notch, регулирующий заживление кости, — в место повреждения кости.
«В течение многих лет мы предполагали, что, связывая Jagged-1 с биоматериалом и доставляя его к месту повреждения кости, мы можем улучшить заживление», — говорит Ханкенсон.Результаты, опубликованные в npj Regenerative Medicine, подтверждают эту догадку: грызуны, получившие Jagged-1 через влажную коллагеновую губку, заметили улучшения в травмах черепа и бедренной кости.Грызуны, получавшие BMP, напротив, также получили пользу, но у них развилась такая же проблемная гипертрофия костей, связанная с использованием этих белков человеком.
Эти данные свидетельствуют о том, что первая терапия однажды может принести пользу людям.Целенаправленное лечебное средствоНе до конца известно, почему некоторые кости не заживают должным образом, и ученые не знают, играет ли роль генетический компонент, говорит Ханкенсон.Ясно одно: у людей с метаболической дисфункцией, например диабетом, больше шансов на плохое заживление после перелома.
То же самое и с пожилыми людьми, которые также склонны к большему количеству травм костей из-за более низкой костной массы, таких как остеопороз. Те, кто страдает тяжелой травмой, независимо от возраста или предыдущего состояния здоровья, также могут столкнуться с проблемами.
Между тем, то, что Ханкенсон и другие исследовательские группы изучали в течение многих лет, — это способность лиганда Jagged-1 стимулировать клетки, образующие костную ткань.Передача сигналов уникальна, говорит Хэнкенсон, потому что этот конкретный лиганд обычно связывается с клеткой доставки, чтобы активировать заживление кости в соседней клетке — жизненно важная черта, помогающая гарантировать, что дополнительная доза Jagged-1, введенная в месте повреждения, останется. на месте (и по задаче) для выполнения своей предполагаемой функции.В результате «кость образуется только там, где должна формироваться кость», — говорит Ханкенсон.BMP, для сравнения, растворимы, поэтому они могут мигрировать с места доставки и оседать в другом месте тела, запуская другие клетки, которые не должны образовывать кость.
Поскольку организм производит Jagged-1 сам по себе, эта потенциальная новая терапия потребует производства синтетической версии лиганда и введения пациенту.«Мы не думаем, что это обязательно какой-то дефицит», — говорит Ханкенсон. «Но когда мы думаем о биологических молекулах, доставляемых для терапии, мы обычно определяем что-то, что есть обычно, и пытаемся стимулировать большую активность, отдавая больше».Будущий ростХотя для тестирования концепции на людях необходимы дополнительные исследования и финансирование, по словам Ханкенсона, первые результаты позволяют сделать некоторые выводы.
Он отмечает, что пациенты с серьезными переломами или переломами, которые в противном случае потребовали бы аутогенной костной трансплантации, больше всего выиграют от дополнительных инъекций Jagged-1.Это связано с тем, что такая трансплантация, при которой используются кости из других частей тела, является дорогостоящей хирургической процедурой, которая может иметь вторичные проблемы и сопряжена с более высоким риском заболеваемости.
По словам Ханкенсона, пациенты с медленно заживающими или незаживающими костями также могут получать Jagged-1 через некоторое время после травмы.Механизм доставки с использованием биоматериалов для создания структуры для заживления также может быть усовершенствован.
Тем не менее, поскольку медицинские расходы на травмы костей в США почти превышают 1 триллион долларов в год, не говоря уже о потере производительности из-за пропущенной работы или нескольких операций, импульс к поиску альтернативных решений остается сильным.«Мы были очень заинтересованы в разработке новых терапевтических средств для восстановления костей, — говорит Хэнкенсон, — и подход, который мы использовали для этого, заключается в том, чтобы лучше понять биологию заживления».