Имплантаты, сделанные из ваших собственных клеток, могут избавить от боли в спине
Боль в спине и шее часто является результатом прогрессирующего повреждения дисков, разделяющих позвонки. Благодаря новым междисциплинарным исследованиям скоро у нас может появиться лучшее решение этой проблемы: биоинженерные диски, выращенные из собственных клеток человека.
Дегенерация межпозвонкового диска - распространенная проблема, которая затрагивает значительную часть населения.
Как правило, здоровые межпозвоночные диски работают, поглощая нагрузку на позвоночник, когда мы двигаемся и корректируем осанку аналогично автомобильной подвеске.
Если эти диски изнашиваются, это может вызвать боль в различных областях спины или шеи человека.
Пока что лечение дегенерации межпозвоночного диска включает операцию по сращению позвоночника и замену поврежденных дисков на искусственные.
Однако эти подходы приносят ограниченную пользу, потому что они не могут полностью восстановить функцию межпозвоночных дисков, которые они заменяют.
В настоящее время многопрофильная исследовательская группа из Медицинской школы Перельмана, Школы инженерных и прикладных наук и Школы ветеринарной медицины Пенсильванского университета стремится решить эту проблему путем разработки биоинженерных межпозвонковых дисков, сделанных из собственных стволовых клеток человека.
Стволовые клетки - это недифференцированные клетки, которые могут «трансформироваться» в любые специализированные клетки. Именно поэтому они стали предметом многочисленных медицинских исследований, в том числе текущего.
Исследователи из Пенсильванского университета в течение последних 15 лет работали над биоинженерными моделями дисков - сначала в лабораторных исследованиях, затем в исследованиях на мелких животных, а в последнее время - в исследованиях на крупных животных.
«Это важный шаг: вырастить такой большой диск в лаборатории, поместить его в дисковое пространство, а затем заставить его интегрироваться с окружающей природной тканью. Это очень многообещающе », - говорит профессор Роберт Л. Маук, соавтор текущего исследования.
«Текущий стандарт ухода на самом деле не восстанавливает диск, поэтому мы надеемся, что с помощью этого сконструированного устройства мы сможем заменить его биологическим, функциональным образом и восстановить полный диапазон движений», - добавляет он.
Исследования на животных пока успешны
Ранее исследователи тестировали новые диски - так называемые «дискообразные структуры с угловым слоем» (DAPS) - в хвостах крыс в течение 5 недель.
В новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Научная трансляционная медицина, команда разработала диски еще дальше. Затем они снова протестировали новую модель, названную «DAPS с модифицированной концевой пластиной» (eDAPS), на крысах, но на этот раз в течение 20 недель.
Новая структура биоинженерного диска позволяет ему лучше сохранять свою форму и легче интегрироваться с окружающей тканью.
После нескольких тестов - МРТ и нескольких углубленных исследований тканей и механики - исследователи обнаружили, что в модели на крысах eDAPS эффективно восстанавливает исходную структуру и функцию диска.
Этот первоначальный успех побудил исследовательскую группу изучить eDAPS на козах, и они имплантировали устройство в шейные отделы позвоночника некоторых животных. Ученые решили работать с козами, потому что, как они объясняют, шейные позвоночные диски коз имеют такие же размеры, как и у людей.
Кроме того, козы имеют полувертикальный рост, что позволяет исследователям приблизить свое исследование на шаг ближе к испытаниям на людях.
"Очень хороший повод для оптимизма"
Испытания исследователей на козах также прошли успешно. Они заметили, что eDAPS хорошо интегрировался с окружающей тканью, а механическая функция дисков по крайней мере соответствовала, если не превосходила, функции оригинальных шейных дисков коз.
«Я думаю, это действительно здорово, что мы прошли так далеко, от крысиного хвоста до имплантатов размером с человека», - говорит доктор Харви Э. Смит, соавтор исследования.
«Когда вы смотрите на успехи в литературе по механическим устройствам, я думаю, что есть очень веские основания для оптимизма в том, что мы могли бы достичь того же успеха, если не превзойти его с разработанными дисками».
Д-р Харви Э. Смит
Исследователи говорят, что следующим шагом будет проведение дальнейших, более обширных испытаний на козах, которые позволят ученым лучше понять, насколько хорошо работает eDAPS.
Более того, исследовательская группа планирует протестировать eDAPS на моделях дегенерации межпозвоночного диска у человека, таким образом, мы надеемся, что приблизимся на один шаг к клиническим испытаниям.
«Существует большая потребность в имплантации биологического устройства, сделанного из ваших собственных клеток», - отмечает д-р Смит, добавляя, что «использование настоящего тканевого устройства, сохраняющего движение, при артропластике такого рода - это не то, что мы делаем. еще не сделали в ортопедии ».
«Я думаю, что это будет сдвиг парадигмы в отношении того, как мы действительно лечим эти заболевания позвоночника и как мы подходим к восстановлению суставов с сохранением движения», - продолжает он.
