Відновлення щелепи жировими клітинами - science et Avenir

Опубліковано 14.10.2020 о 20:01

Щелепний суглоб може бути відтворений на замовлення в лабораторії з жирових стовбурових клітин, взятих у особини, культивованих у біореакторі та остаточно пересаджених. Ця нова робота була проведена на свинині, і триває клінічне випробування.

Скронево-нижньощелепний суглоб (СНЩС) має збої у роботі до 75% населення, але лише 5-7% з них потребуватимуть лікування.

Скоро може стати можливим відновлення складного та широко використовуваного щелепного суглоба з жировими клітинами. У будь-якому випадку, це подвиг, який американські дослідники щойно досягли на свинях, завдяки дуже вивіреному процесу із залученням як стовбурових клітин, так і біореакторів. Ця робота опублікована в журналі Science Translational Medicine.

Складний щелепний суглоб

Скронево-нижньощелепний суглоб (СНЩС), який з'єднує нижню щелепу з черепом, є анатомічно складною структурою, що складається як з хряща, так і з кістки. За даними швейцарського медичного огляду, збої в роботі банкоматів складають близько 75% населення, але лише 5-7% з них потребуватимуть лікування. Ці дисфункції можуть бути суглобовими, наприклад, через остеоартроз, або м’язовими. Сучасні методи лікування варіюються від ін’єкцій стероїдів, які надають лише тимчасове полегшення, до хірургічних реконструкцій за допомогою протезів або донорської тканини. Але нинішні хірургічні методи не мають точності та спричиняють ускладнення, часто включаючи багаторазові операції без досягнення тривалого відновлення. Попередні роботи намагались відтворити суглоб, щоб замінити його трансплантатом, але зосередившись лише на кістковій частині. Однак СНЩС також містить хрящі, необхідні для його функціонування та стійкості до тертя.

Сформуйте банкомат у лабораторії якомога точніше

Складний щелепний суглоб

Скронево-нижньощелепний суглоб (СНЩС), який з'єднує нижню щелепу з черепом, є анатомічно складною структурою, що складається як з хряща, так і з кістки. За даними швейцарського медичного огляду, збої в роботі банкоматів складають близько 75% населення, але лише 5-7% з них потребуватимуть лікування. Ці дисфункції можуть бути суглобовими, наприклад, через остеоартроз, або м’язовими. Сучасні методи лікування варіюються від ін’єкцій стероїдів, які надають лише тимчасове полегшення, до хірургічних реконструкцій за допомогою протезів або донорської тканини. Але нинішні хірургічні методи не мають точності та викликають ускладнення, часто включаючи багаторазові операції без досягнення тривалого відновлення. Попередні роботи намагались відтворити суглоб, щоб замінити його трансплантатом, але зосередившись лише на кістковій частині. Однак СНЩС також містить хрящі, необхідні для його функціонування та стійкості до тертя.

Сформуйте банкомат у лабораторії якомога точніше

Ідея цієї роботи, розробка якої розпочалась у 2005 році, відбувається в три етапи. Спочатку беруть стовбурові клітини, здатні за визначенням перетворюватися в будь-який тип клітини, з жирової тканини особини - тут свині. Потім ці стовбурові клітини культивують у лабораторії, щоб досягти достатньої кількості, перед тим, як вони трансформуються в клітини кісток та хрящів. На другому етапі дослідники формують своєрідну матрицю, в яку два типи клітин вбудовуються, відтворюючи точну форму і структуру банкомата. Нарешті, кісткові та хрящові клітини поміщають у цей матрикс та культивують у виготовлених на замовлення біореакторах. Оскільки хрящ і кістка формуються в різних умовах навколишнього середовища, дослідники оптимізували перфузію живильного середовища, щоб задовольнити потреби обох тканин.

Кістковий матрикс, вбудований в частину біореактора. Кредит: Девід Чен та Жозефіна Ву/Columbia Engineering.

"Розробка цього унікального біореактора сприяла формуванню кісткових трансплантатів складеного хряща", - пояснює в прес-релізі професор Гордана Вуньяк-Новакович, яка керувала цією роботою. "Кожна тканина підтримувалась у своїй" ніші ", забезпечуючи при цьому зв'язок між хрящем і кісткою за допомогою дифузійних факторів, як і в нашому тілі. Адаптація до складної форми СНЩС була додатковою складністю, яку нам довелося подолати за допомогою творчих експериментів та моделювання досліджень ". Після п’яти тижнів перебування в біореакторі трансплантати імплантували.

Схема трансплантата банкомата (у кольорі) в середині формованого біореактора відповідно до його форми. Трубки, що проходять через неї, є каналами, що відповідають за постачання клітин поживними речовинами та передачу сигналу, відповідного для їх правильного розвитку. Подяки: D Chen et al. Наука поступальної медицини (2020).

Постійне дослідження на людях

Через шість місяців після операції нові СНЩС "зберегли свою заздалегідь визначену анатомічну структуру та регенерували хрящ повної товщини" та "відновили функціональність щелепи", зазначають дослідники. "Ці трансплантати (...) добре інтегрувались із навколишніми тканинами та забезпечували біологічну та механічну функції рідного суглоба", - коментує професор Вуньяк-Новакович.

Детальна морфологія біоінженерного трансплантата через 6 місяців після імплантації (ліворуч) порівняно з нормальним рідним суглобом (праворуч). Різні шари та клітинні ділянки добре знайдені та встановлені. Кредит: Девід Чен та Жозефіна Ву/Columbia Engineering.

На момент публікації цих результатів починається клінічне дослідження для оцінки цього процесу у пацієнтів з дефектами безперервності нижньої щелепи, що потребують реконструкції. "Те, що ми знайшли в цій новій роботі, може перетворити", передбачає професор Вуньяк-Новакович. "Ми вважаємо, що цю методологію можна поширити на біоінженерію інших суглобів та встановити моделі високої точності для вивчення захворювань суглобів".

Щоранку отримуйте безкоштовні оновлення новин