Columbia ülikooli meditsiinikeskuse teadlased on välja töötanud viisi, kuidas asendada põlve kaitsev vooder, mida nimetatakse meniskiks, kasutades isikupärastatud 3D-prinditud implantaati või karkassi, mis on infundeeritud inimese kasvufaktoritega, mis ajendavad keha voodrit taastama. oma. Lammastel eduk alt testitud ravi võib pakkuda esimest tõhusat ja kauakestvat kahjustatud meniskide paranemist, mida esineb igal aastal miljonitel ameeriklastel ja mis võib põhjustada kurnavat artriiti. Paber avaldati täna ajakirja Science Translational Medicine veebiväljaandes.
"Praegu saavad ortopeedid rebenenud põlvemeniski taastamiseks teha vähe," ütles uuringu juht Jeremy Mao, DDS, PhD, meditsiinikeskuse hambaraviprofessor (ortopeedilises kirurgias) Edwin S. Robinson.. "Mõned väikesed rebendid saab oma kohale tagasi õmmelda, kuid suuremad rebendid tuleb kirurgiliselt eemaldada. Kuigi eemaldamine aitab vähendada valu ja turset, jätab põlve reieluu ja sääreluu vahelise loomuliku amortisaatorita, mis suurendab oluliselt artriidi riski."
Kahjustatud meniski saab asendada meniski siirdamisega, kasutades kudesid teistest kehaosadest või surnukehadest. Selle protseduuri edukuse määr on aga madal ja sellega kaasnevad märkimisväärsed riskid. Ameerika Ühendriikides tehakse igal aastal ligikaudu miljon meniskioperatsiooni.
Dr. Mao lähenemine algab kahjustamata põlve terve meniski MRI-skaneerimisega. Skaneeringud teisendatakse 3D-pildiks. Pildi andmeid kasutatakse seejärel 3D-printeri juhtimiseks, mis toodab täpselt meniski kujuga karkassi, kuni eraldusvõimeni 10 mikronit (vähem kui juuksekarva laius). Karkass, mille printimiseks kulub umbes 30 minutit, on valmistatud polükaprolaktoonist, biolagunevast polümeerist, mida kasutatakse ka kirurgiliste õmbluste valmistamiseks.
Stoos on infundeeritud kahe inimese rekombinantse valguga: sideaine kasvufaktor (CTGF) ja transformeeriv kasvufaktor β3 (TGFβ3). Dr Mao töörühm leidis, et nende kahe valgu järjestikune kohaletoimetamine tõmbab olemasolevad tüvirakud kehast välja ja indutseerib neid moodustama meniskikude.
Meniski õigeks moodustumiseks peavad valgud karkassi kindlates piirkondades kindlas järjekorras vabanema. See saavutatakse, kapseldades valgud kahte tüüpi aeglaselt lahustuvatesse polümeersetesse mikrosfääridesse, vabastades esm alt CTGF (välimise meniski tootmise stimuleerimiseks) ja seejärel TGFβ3 (sisemise meniski tootmise stimuleerimiseks). Lõpuks sisestatakse valguga infundeeritud karkass põlve sisse. Lammastel taastub menisk umbes nelja kuni kuue nädalaga. Lõpuks karkass lahustub ja keha eemaldab selle.
"See on kõrvalekalle klassikalisest koetehnoloogiast, mille puhul tüvirakud kogutakse kehast, manipuleeritakse laboris ja tagastatakse seejärel patsiendile – lähenemine, mis on saavutanud piiratud edu," ütles dr. Mao. "Seevastu käivitame protsessi kehas, kasutades tegureid, mis soodustavad endogeensete tüvirakke kudede regenereerimiseks."
"See uuring, kuigi esialgne, näitab meniski regenereerimise uuendusliku lähenemisviisi potentsiaali," ütles kaasautor Scott Rodeo, MD, spordimeditsiini ortopeediline kirurg ja New Yorgi erikirurgia haigla teadur. "See oleks potentsiaalselt kohaldatav paljude patsientide puhul, kellel igal aastal meniski eemaldatakse."
Protsessi testiti 11 lambal (kelle põlv sarnaneb väga inimeste omaga). Loomad randomiseeriti nii, et osa nende põlvemeniskist asendati valguga infundeeritud 3D karkassiga (ravirühm) või ilma valguta 3D karkassiga (ravimata rühm). Kolme kuu pärast kõndisid ravitud loomad normaalselt. Surmajärgses analüüsis leidsid teadlased, et ravirühmas regenereeritud meniskil olid struktuursed ja mehaanilised omadused väga sarnased loodusliku meniski omadustega. Nüüd viivad nad läbi uuringuid, et teha kindlaks, kas regenereeritud kude on kauakestev.
"Me näeme, et isikupärastatud meniski karkassid, alates esialgsest MRI-st kuni 3D-printimiseni, saaks valmis mõne päevaga," ütles dr Mao. Seejärel saadetakse isikupärastatud tellingud nädala jooksul kliinikutesse ja haiglatesse. Teadlased loodavad alustada kliinilisi uuringuid, kui rahastamine on paigas.
"Need uuringud annavad kliiniliselt väärtuslikku teavet meniski regenereerimise kasutamise kohta rebenenud või degenereerunud meniskiga patsientide põlvedes," ütles Cornelli ülikooli veterinaarmeditsiini kolledži suurloomade kirurgia professor Lisa Ann Fortier. Ithaca, N. Y. "Selle multidistsiplinaarse meeskonna veterinaar-ortopeedikirurg-teadlasena näen ma lisaboonust uute tehnikate olemasolust rebenenud põlvemeniskiga veterinaarpatsientide ravimiseks."
Uuringut rahastati riiklike tervishoiuinstituutide (AR065023 ja EB009663) toetustest ühiselt Jeremy Maole, Scott Rodeole ja Lisa Fortierile; Põhja-Ameerika Artroskoopia Ühing; Ameerika Ortopeedia Spordimeditsiini Selts; ja Harry M. Zweigi fond.
