Implantáty „vyrobené z vašich vlastních buněk“ by mohly skončit bolestí zad
Bolesti zad a šíje jsou často výsledkem postupného poškození disků, které oddělují páteřní obratle. Díky novému multidisciplinárnímu výzkumu možná brzy získáme lepší řešení tohoto problému: biotechnologické disky vyrostlé z vlastních buněk člověka.
Degenerace meziobratlové ploténky je běžným problémem, který postihuje velkou část populace.
Zdravé meziobratlové ploténky obvykle fungují tak, že při pohybu absorbují namáhání působící na páteř a upravují držení těla podobným způsobem jako zavěšení automobilu.
Pokud se tyto disky opotřebují, může to způsobit bolest v různých oblastech zad nebo krku.
Léčba degenerace meziobratlové ploténky zatím zahrnuje operaci spinální fúze a nahrazení poškozených plotének umělými.
Tyto přístupy však přinášejí omezené výhody, protože nemohou obnovit plnou funkci meziobratlových plotének, které nahrazují.
Nyní se multidisciplinární výzkumný tým z University of Pennsylvania v Perelman School of Medicine, School of Engineering and Applied Science a School of Veterinary Medicine zaměřuje na řešení tohoto problému vývojem bioinženýrovaných meziobratlových plotének vyrobených z vlastních kmenových buněk jednotlivce.
Kmenové buňky jsou nediferencované buňky, které mají potenciál „transformovat“ do jakýchkoli specializovaných buněk. Proto se staly středem mnoha lékařských výzkumných studií, včetně té současné.
Vědci z University of Pennsylvania pracovali posledních 15 let na biotechnologických modelech disků - nejprve v laboratorních studiích, poté ve studiích na malých zvířatech a naposledy ve studiích na velkých zvířatech.
"Toto je zásadní krok: vypěstovat v laboratoři takový velký disk, dostat ho do prostoru disku a pak ho mít k zahájení integrace s okolní přirozenou tkání." To je velmi slibné, “říká profesor Robert L. Mauck, spoluautor aktuální studie.
„Současný standard péče disk ve skutečnosti neobnovuje, takže naší nadějí u tohoto navrženého zařízení je nahradit jej biologickým, funkčním způsobem a znovu získat plný rozsah pohybu,“ dodává.
Studie na zvířatech zatím úspěšné
Výzkumníci dříve testovali nové disky - nazývané „kotoučové úhlové struktury“ (DAPS) - v ocasech krys po dobu 5 týdnů.
V nové studii, jejíž výsledky se objevují v časopise Science Translational Medicine, tým vyvinul konstruované disky ještě dále. Poté nový model - nazvaný „endplate-modified DAPS“ (eDAPS) - znovu testovali na potkanech, tentokrát však až 20 týdnů.
Nová struktura disku s bioinženýrstvím mu umožňuje lépe si udržovat svůj tvar a snadněji se integrovat s okolní tkání.
Po několika testech - MRI skenování a několik hloubkových tkáňových a mechanických analýz - vědci zjistili, že v modelu potkanů eDAPS účinně obnovil původní strukturu a funkci disku.
Tento počáteční úspěch motivoval výzkumný tým ke studiu eDAPS u koz a implantoval zařízení do krčních trnů některých zvířat. Vědci se rozhodli pracovat s kozami, protože, jak vysvětlují, krční páteřní disky koz mají podobné rozměry jako lidské.
Kromě toho mají kozy částečně vzpřímený vzrůst, což vědcům umožňuje posunout jejich studium o krok blíže k pokusům na lidech.
„Velmi dobrý důvod k optimismu“
Úspěšné byly i testy vědců na kozách. Všimli si, že eDAPS se dobře integruje s okolní tkání a mechanická funkce disků se přinejmenším shoduje, pokud není překonána, s původními cervikálními disky koz.
"Myslím, že je opravdu vzrušující, že jsme se dostali tak daleko, od krysího ocasu až k implantátům o velikosti člověka," říká Dr. Harvey E. Smith, spoluautor studie.
"Když se podíváte na úspěch v literatuře z mechanických zařízení, myslím si, že existuje velmi dobrý důvod k optimismu, že bychom mohli dosáhnout stejného úspěchu, ne-li ho překonat s vyvinutými disky."
Dr. Harvey E. Smith
Vědci tvrdí, že dalším krokem bude provedení dalších, rozsáhlejších pokusů na kozách, které vědcům umožní lépe pochopit, jak dobře eDAPS funguje.
Výzkumný tým navíc plánuje vyzkoušet eDAPS na modelech degenerace meziobratlové ploténky člověka, čímž se snad dostane o krok blíže klinickým zkouškám.
„Existuje značná potřeba implantovat biologický přístroj vyrobený z vašich vlastních buněk,“ poznamenává Dr. Smith a dodává: „Použití skutečného náhradního zařízení pro zachování pohybu pomocí tkáňové technologie v artroplastice této povahy není něco, co bychom dosud v ortopedii. “
"Myslím, že by se jednalo o změnu paradigmatu toho, jak skutečně léčíme tato onemocnění páteře a jak přistupujeme k pohybově nenáročné rekonstrukci kloubů," pokračuje.
