Trīs Biotech risinājumi ceļgalu remontam - - Veselība - 2020

Saturs:

Anonim

Jaunu ortopēdiskās ķirurģijas metožu mērķis ir atraisīt paša ķermeņa dziedinošo spēku

Ja jūs ļoti uzmanīgi skatāties uz C-izliektu griezumu, kas veidojas uz trīsdimensiju printera Kolumbijas Universitātes Medicīnas centrā, jūs vienkārši varēsiet pamanīt ceļa remonta nākotni. Slānis pēc slāņa, mašīnas tiny adata izgāž balto polimēru lodītes, kas atbilst virtuāla meniska projekta koncepcijai - pusapaļai joslai, kas ir cieta, šķiedru skrimšļa daļa, kas kalpo kā ceļgala amortizators. Jeremy Mao laboratorijā bioprinteris var pagatavot trīs menisci tikai 16 minūšu laikā.

Šīs īpašās daļas ir paredzētas aitām - testa dzīvniekam jaunai metodei, lai izlabotu saplēstu menisu, kas ir viens no visbiežāk sastopamajiem visiem locītavu traumām. Ķirurgi aizstās ražoto daļu par aitu bojāto meniķi, lai kalpotu par pamatu dziedināšanai. Kad ierīce ir uzstādīta, tajā iebūvētās specializētās olbaltumvielas piesaistīs cilmes šūnas, kas atjaunos menisku, kad polimērs saplīst. Pētījumā, kas publicēts 2014. gada decembrī, tika konstatēts, ka, izmantojot šo metodi, bija vajadzīgas tikai četras līdz sešas nedēļas, lai atjaunotu aitu menisu. Ja cilvēks veiksmīgi attīstīsies, jaunā pieeja būtu daudz pārāka par to, ko ārsti var piedāvāt šodien, kas vairumā gadījumu ir vienkārši izvilkt audu, ja tas izraisa sāpes vai traucē ceļa funkciju. „Tas, ko mēs šaujam, ir patiesa kopīga reģenerācija,” skaidro Mao.

Aitu eksperiments ir daļa no plašākas ortopēdiskās ķirurģijas tendences, lai atrastu veidus, kā triks ķermeni dziedinošās locītavās tādā veidā, kas ir funkcionālāks un izturīgāks nekā pašreizējās ķirurģiskās iejaukšanās. Lai gan mūsdienu ortopēdiskā ķirurģija dara labu darbu, lai cilvēki atgrieztos pie kājām, un profesionāliem sportistiem, kas uzstājas augstos līmeņos, tas neatjauno ievainoto ceļgalu līdz sākotnējam stāvoklim un parasti neapstājas - vai pat pastiprina - ilgstoša locītavas bojāšana.

Iemeslu dēļ, kas nav pilnīgi skaidrs, ceļa locītavas galveno stabilizējošo struktūru bojājumi bieži izraisa deģeneratīvu procesu, kas noved pie nolietotas skrimšļa un hroniskas osteoartrīta sāpes. Nākamās paaudzes ārstēšanas mērķis ir atgriezties ceļā līdz pilnīgai funkcijai pēc iespējas dabiskākā veidā, kas var arī palēnināt vai apturēt bēgšanas ciklu, kas noved pie artrīta. „Tas ir remonts un reģenerācija, nevis noņemšana un nomaiņa,” saka ortopēdijas ķirurgs Marta M.Murray, kurš vada Sporta medicīnas pētījumu laboratoriju Bostonas bērnu slimnīcā.

Nepieciešamība ir milzīga. Katru gadu aptuveni 5,5 miljoni cilvēku ASV apmeklē ortopēdiskos ķirurgus ceļa problēmas risināšanai. Apmēram miljons tiek pakļauti ambulatorajai ceļa operācijai, un šis skaitlis neietver vēl 700 000 gadā, kas ir sasnieguši līnijas beigas ar vienu vai abiem ceļiem un likvidēti ar mākslīgām aizvietām.

Kāpēc šie savienojumi nevar dziedēt?

Liela daļa jaunās domāšanas par kopīgu remontu sakņojas pētījumā par apgrūtinošo jautājumu, kāpēc locītavu saistaudi - cīpslas, saites un skrimšļi - ne vienmēr dziedina citus audus. Liela daļa problēmu daudzās no šīm struktūrām ir relatīvi slikta asins piegāde; asinīs ir šūnas un olbaltumvielas, kas ir būtiskas dziedināšanai.

Asinsvadi, elastīgās virves no šķiedru audiem, kas savieno muskuļus ar kaulu, un saites, nedaudz stiepjas joslas, kas savieno kaulu ar kaulu, ir mazāk labvēlīgas asinsvados nekā vairums citu audu. Kas attiecas uz skrimšļiem - piemēram, balto balto materiālu, kas atrodas kaulu galā (domāju, ka vistas kājas), kas palīdz locītavām slīdēt - lielākā daļa no tām nav asins apgādes. „Tātad skrimšļiem praktiski nav spēju dziedēt,” saka Scott Rodeo, ortopēdiskais ķirurgs un pētnieks Sporta medicīnas un plecu dienestā New York City speciālās ķirurģijas slimnīcā un komandas ārsts Ņujorkas milžiem.

Lai gan ķirurgi dažreiz var salikt kopā saplēstu menisku - it īpaši, ja plīsums ir ārējā reģionā, kuram ir savs asinsvadu piedāvājums - lielāko daļu laika viņi var darīt mazliet vairāk, nekā nogriezt sagrautos gabalus - procedūru, ko galvenais 2013. gada pētījumā bija apšaubāma ilgtermiņa vērtība. Nevar arī ķirurgi salauzt priekšējo krustu saišu (ACL) asaru, kas atrodas ceļa vidū un daudzu sporta traumu vietā. Tā vietā viņi noņem saplēstās saites un aizstāj to ar potzari vai pacienta ķermeni.

Papildus nežēlīgajai asins apgādei ACL centrālā atrašanās vieta locītavas kapsulā, kas ir piepildīta ar smērvielu, ko sauc par sinovialo šķidrumu, ir vēl viens iemesls, kāpēc grupa pati neārstēs. Brūču dzīšana parasti sākas ar asiņošanu un asins recekļa veidošanos. Šūnās trombocītos, ko sauc par trombocītiem, izdalās daži proteīni, kas veicina dzīšanu, savukārt lipīga recekla pati kalpo kā pagaidu pamatne rekonstrukcijai ar jaunām šūnām. Savukārt locītavās sinoviālais šķidrums izšķīst recekļus, „tāpēc nekad nav agrīna tilta, kas dod dziedināšanas vietu”, saka Bostona bērnu slimnīcas Murray. Tāpēc ACL plīsumi neārstē, bet tuvējā mediālā ķīļa ligzda, kas iet gar ceļa pusi ārpus sinoviālā šķidruma, lēnām sajaucas kopā.

Pašattīstības noslēpumi

Ortopēdiskie ķirurgi jau sen ir mēģinājuši piesaistīt ķermeni labākai sadzīšana skrimšļa, saišu un cīpslu veikšanai. Pēdējos gados viņi ir pievērsušies tam, ko sauc par „bioloģiskiem” - vielas, kas izgatavotas no pacienta paša asinīm un citiem audiem. Viens no populārākajiem ir trombocītu bagātināta plazma (PRP), ko vispirms lietoja mutes ķirurgi, lai palīdzētu atjaunot kaula un mīksto audu žoklī.

PRP ir viegli ražot un izvietot: ekstrakts no pacienta asinīm, centrifūgā centrifugēt, lai koncentrētu trombocītus, un pēc tam ievadītu iegūto šķidrumu ievainotā locītavā vai izmantojiet to kopā ar operāciju. PRP ir piepildīta ar augšanas faktoriem un citām vielām, kas veicina dzīšanu. Pētījumi līdz šim ir parādījuši, ka tas var palīdzēt dziedēt iekaisušas cīpslas, piemēram, „tenisa elkonis” un mazināt sāpes artrīta locītavās, taču tas, vai tas var efektīvi risināt daudzās problēmas, kurām tas tiek izmantots, vēl nav skaidrs.

Jaunāka bioloģiskā viela ir izgatavota no kaulu smadzenēm, nevis asinīm, un tā ir bagātāka cilmes šūnās nekā PRP. Arī tas tiek izvadīts no pacienta (caur plānu adatu gūžas locītavā, ar vietējo anestēziju) un koncentrēts, izmantojot centrifūgu. Kaulu smadzeņu aspirāta koncentrātu, vai BMAC, var pārvērst par blīvu trombu, kas kalpo kā asins sarkanais burbuļš, ko ķirurgi izmanto, lai aizpildītu skrimšļa plaisas un ieskautu un audzētu potētos audus. Veterinārs Lisa Fortier no Kornela universitātes izstrādāja stuff, lai palīdzētu sacīkšu zirgiem atgriezties ceļā pēc skrimšļa ievainojuma. Tā piedāvā to, ko viņa dēvē par „audu remonta triloģiju”: biezu trombu, kas kalpo kā īstermiņa sastatnes, cilmes šūnas, lai radītu jaunus audu un augšanas faktorus, lai vadītu šo reģenerāciju. Pētījumi gan ar cilvēkiem, gan ar zirgiem liecina, ka skrimšļiem, kas izārstēti ar BMAC, ir vairāk normāla struktūra nekā skrimšļiem, kas remontēti citos veidos.

Tā kā PRP un BMAC nāk no pacienta un iet tieši atpakaļ uz pacientu, Pārtikas un zāļu pārvaldei tās nebija jāapstiprina, un to lietošana ir strauji izplatījusies bez daudzām pārbaudēm. „Viņi ir grūti mācīties,” Rodeo piezīmē, jo tie atšķiras no cilvēka uz cilvēku, padarot rezultātus nevienmērīgus. Ar papildu pētījumiem viņš prognozē: „mēs, iespējams, pievērsīsimies izsmalcinātākai pieejai, kur mēs identificēsim kaulu smadzeņu aspirāta un PRP faktorus, kurus mēs vēlamies saglabāt, un faktorus, kurus vēlamies izņemt” un attiecīgi mainīt.

Lai gan bioloģiskie līdzekļi, šķiet, veicina dzīšanu, viņi nevar radīt pietiekami spēcīgu sastatņu, lai salabotu saplēstu menisku vai ACL. Tāpēc pētnieki izmēģina trīsdimensiju drukāšanu un citus jauninājumus. Bostonas bērnu slimnīcā Murray pārbauda nelielu sūkļveida materiāla cilindru, kas izgatavots no tādiem proteīniem kā kolagēns, kas atrodams saistaudos - kā sastatnes, lai remontētu saplēstu ACL. Sūklis ir iemērkts pacienta asinīs un pēc tam tiek sašūts starp abiem saišu galiem, radot īslaicīgu dziedināšanas tiltu, daudz kā asins receklis. Cūkām tā ir tik labi strādājusi, ka Murray un viņas partneri ir saņēmuši fda apstiprinājumu, lai šogad izmēģinātu cilvēkus. Īpaši cerīgs atklājums cūkām: tie, kas ārstēti ar jauno tehniku, radīja daudz mazāk artrīta nekā tiem, kam tika veikta tradicionālā ACL rekonstrukcija.

Neskatoties uz šo un citu atjaunojošo paņēmienu solījumu uz horizonta, protams, vienmēr ir laba ideja, lai mēģinātu izvairīties no operācijas, aizsargājot ceļus, cik vien iespējams. Bet tiem, kas ir tik neveiksmīgi, lai sabojātu šo sarežģīto kopību, nākotne ir spēcīgāka un daudz mazāk sāpīga.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts ar nosaukumu "The Coming Revolution in Knee Repair" 312, 3, 25-26 (2015. gada marts)

doi: 10.1038 / zinātnieks0315-25