Implantáty „vyrobené z vašich vlastných buniek“ by mohli skončiť s bolesťou chrbta
Bolesť chrbta a krku je často výsledkom postupného poškodenia diskov, ktoré oddeľujú chrbticové stavce. Vďaka novému multidisciplinárnemu výskumu môžeme čoskoro mať lepšie riešenie tohto problému: disky s bioinžinierstvom vyrastajúce z vlastných buniek človeka.
Degenerácia medzistavcového disku je častým problémom, ktorý postihuje veľkú časť populácie.
Zdravé medzistavcové platničky zvyčajne fungujú tak, že pri pohybe absorbujú stres kladený na chrbticu a prispôsobujú si držanie tela podobným spôsobom ako zavesenie automobilu.
Ak sa tieto disky opotrebujú, môže to spôsobiť bolesť v rôznych oblastiach chrbta alebo krku človeka.
Liečba degenerácie medzistavcového disku zatiaľ zahrnuje operáciu fúzie chrbtice a výmenu poškodených diskov za umelé.
Tieto prístupy však majú obmedzené výhody, pretože nemôžu obnoviť plnú funkciu medzistavcových platničiek, ktoré nahrádzajú.
Teraz sa multidisciplinárny výskumný tím z Perelmanovej lekárskej fakulty University of Pennsylvania, School of Engineering and Applied Science a School of Veterinary Medicine zameriava na vyriešenie tohto problému vývojom bioinžinierskych medzistavcových platničiek vyrobených z vlastných kmeňových buniek jednotlivca.
Kmeňové bunky sú nediferencované bunky, ktoré majú potenciál „transformovať sa“ do akýchkoľvek špecializovaných buniek. Preto sa stali stredobodom pozornosti viacerých lekárskych výskumných štúdií, vrátane toho súčasného.
Vedci z Pennsylvánskej univerzity pracovali posledných 15 rokov na diskových modeloch s bioinžinierstvom - najskôr v laboratórnych štúdiách, potom v štúdiách na malých zvieratách a naposledy na štúdiách na veľkých zvieratách.
"Toto je hlavný krok: vypestovať taký veľký disk v laboratóriu, dostať ho do priestoru pre disk a potom ho mať na to, aby sa mohol začať integrovať do okolitého natívneho tkaniva." To je veľmi sľubné, “hovorí profesor Robert L. Mauck, spoluautor súčasnej štúdie.
„Súčasný štandard starostlivosti disk v skutočnosti neobnovuje, takže dúfame, že s týmto navrhnutým zariadením dôjde k jeho biologickej a funkčnej výmene a opätovnému získaniu plného rozsahu pohybu,“ dodáva.
Štúdie na zvieratách sú zatiaľ úspešné
Vedci predtým testovali nové disky - nazývané „disky podobné uhlové štruktúry“ (DAPS) - na chvostoch potkanov po dobu 5 týždňov.
V novej štúdii, ktorej výsledky sa objavujú v časopise Prírodovedná translačná medicína, tím vyvinul skonštruované disky ešte ďalej. Nový model s názvom „endplate-modified DAPS“ (eDAPS) potom opäť testovali na potkanoch, tentokrát však až 20 týždňov.
Nová štruktúra disku s bioinžinierstvom mu umožňuje lepšie si udržať tvar a ľahšie sa integrovať s okolitým tkanivom.
Po niekoľkých testoch - MRI skenovaní a niekoľkých hĺbkových tkanivových a mechanických analýzach - vedci zistili, že v modeli potkanov eDAPS efektívne obnovil pôvodnú štruktúru a funkciu disku.
Tento počiatočný úspech motivoval výskumný tím k štúdiu eDAPS u kôz a implantovali implantát do krčných stavcov niektorých zvierat. Vedci sa rozhodli pracovať s kozami, pretože, ako vysvetľujú, krčné chrbtové disky kôz majú podobné rozmery ako ľudské.
Okrem toho majú kozy čiastočne vzpriamený vzrast, čo umožňuje výskumníkom posunúť ich štúdiu o krok bližšie k pokusom na ľuďoch.
„Veľmi dobrý dôvod na optimizmus“
Úspešné boli aj testy vedcov na kozách. Všimli si, že eDAPS sa dobre integruje s okolitým tkanivom a mechanická funkcia diskov sa minimálne zhoduje, ak nie je prekonaná, s funkciou pôvodných cervikálnych diskov kôz.
„Myslím, že je skutočne vzrušujúce, že sme sa dostali až sem, od chvosta potkana až k implantátom veľkosti človeka,“ hovorí Dr. Harvey E. Smith, spoluautor štúdie.
"Keď sa pozriete na úspech v literatúre z oblasti mechanických zariadení, myslím si, že existuje veľmi dobrý dôvod na optimizmus, že by sme mohli dosiahnuť ten istý úspech, ak ho pri vyvinutých diskoch neprekročíme."
Dr. Harvey E. Smith
Vedci tvrdia, že ďalší krok bude zahŕňať uskutočnenie ďalších, rozsiahlejších pokusov na kozách, ktoré vedcom umožnia lepšie pochopiť, ako dobre eDAPS funguje.
Okrem toho výskumný tím plánuje otestovať eDAPS na modeloch degenerácie ľudských medzistavcových platničiek, a tak sa dúfajme dostane o krok bližšie k klinickým skúškam.
„Existuje veľká potreba, aby ste implantovali biologický prístroj vyrobený z vašich vlastných buniek,“ poznamenáva Dr. Smith a dodáva, že „použitie skutočného náhradného zariadenia na zachovanie pohybu tkanivovým inžinierstvom pri artroplastike tohto druhu nie je niečo, čo by sme chceli v ortopédii. “
"Myslím si, že by išlo o zmenu paradigmy toho, ako skutočne liečime tieto ochorenia chrbtice a ako pristupujeme k pohybovo nenáročnej rekonštrukcii kĺbov," pokračuje.
