Методика, продемонстрированная совместными усилиями Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Cytex Therapeutics Inc. в Дареме, Северная Каролина, описана 18 июля в Proceedings of the National Academy of Sciences.Это открытие однажды может стать альтернативой операции по замене тазобедренного сустава, особенно у молодых пациентов.
Врачи неохотно проводят такие операции у пациентов в возрасте до 50 лет, потому что протезы суставов обычно служат менее 20 лет. Вторая операция по замене сустава с целью удаления изношенного протеза может разрушить кость и подвергнуть пациентов риску заражения.«Замена вышедшего из строя протезного сустава — сложная операция, — сказал Фаршид Гилак, доктор философии, профессор ортопедической хирургии Вашингтонского университета. «Мы разработали способ восстановления поверхности сустава, пораженного артритом, используя собственные стволовые клетки пациента для выращивания нового хряща, в сочетании с генной терапией для высвобождения противовоспалительных молекул для сдерживания артрита.
Наша надежда состоит в том, чтобы предотвратить или, по крайней мере, отсрочить, стандартный протез из металла и пластика ».В этом методе используется трехмерный биоразлагаемый синтетический каркас, разработанный Гилаком и его командой. Каркас, имеющий точную форму сустава пациента, покрыт хрящом, сделанным из собственных стволовых клеток пациента, взятых из подкожного жира.
Затем каркас может быть имплантирован, например, на поверхность бедра, пораженного артритом. Шлифовка тазобедренного сустава «живой» тканью предназначена для облегчения боли при артрите и отсрочивает или даже устраняет необходимость операции по замене сустава у некоторых пациентов.Кроме того, вставляя ген во вновь выросший хрящ и активируя его лекарством, ген может управлять высвобождением противовоспалительных молекул для борьбы с возвращением артрита, который обычно в первую очередь вызывает такие проблемы с суставами.«Когда есть воспаление, мы можем дать пациенту простое лекарство, которое активирует имплантированный нами ген, чтобы уменьшить воспаление в суставе», — сказал Гилак, также профессор биологии развития и биомедицинской инженерии. «Мы можем прекратить давать препарат в любой момент, который отключает ген».
Он объяснил, что генная терапия важна, потому что, когда уровень воспалительных молекул в суставе повышается, хрящ разрушается, и боль усиливается. Гилак и его коллеги полагают, что добавив генную терапию к методам стволовых клеток и каркасов, можно будет заставить суставы пациентов бороться с артритом и работать лучше в течение более длительного времени.
Трехмерный каркас построен с использованием шаблона плетения, который придает устройству структуру и свойства нормального хряща. Франклин Моутос, доктор философии, вице-президент по развитию технологий Cytex, объяснил, что уникальная структура является результатом примерно 600 биоразлагаемых пучков волокон, сплетенных вместе, чтобы создать высокоэффективную ткань, которая может функционировать как нормальный хрящ.«Доказательством этого является то, что тканые имплантаты достаточно прочны, чтобы выдерживать нагрузки, в 10 раз превышающие вес тела пациента, что обычно приходится на то, что наши суставы должны выдерживать, когда мы тренируемся», — сказал Моутос.
В настоящее время около 30 миллионов американцев имеют диагноз остеоартроза, и данные свидетельствуют о том, что заболеваемость остеоартритом растет. В это число входят многие более молодые пациенты в возрасте от 40 до 65 лет, у которых есть ограниченные возможности лечения, потому что консервативные подходы не работают, и они еще не являются кандидатами на полную замену сустава из-за своего возраста.Брэдли Эстес, доктор философии, вице-президент по исследованиям и разработкам Cytex, отметил: «Мы предвидим, что в будущем эта популяция более молодых пациентов может стать идеальными кандидатами для такого типа биологической замены суставов».Гилак, который также является директором по исследованиям Детских больниц Shriners в Сент-Луисе и содиректором Центра регенеративной медицины Вашингтонского университета, сотрудничал с Cytex в этом исследовании.
Ученые протестировали различные аспекты тканевой инженерии в культуре клеток, а некоторые индивидуальные имплантаты уже тестируются на лабораторных животных. Он сказал, что если все пойдет хорошо, такие устройства могут быть готовы к испытаниям на безопасность на людях через три-пять лет.