Трансплантация стволовых клеток для восстановления суставного хряща
Мезенхимальные стволовые клетки (MSC) являются мультипотентными клетками, обнаруженными в множественных тканях взрослого человека, включая костное мозг, синовиальные ткани и жировые ткани. Поскольку они получены из мезодермы , было показано, что они дифференцируются в кость, хрящ, мышцы и жировую ткань. [ 1 ] [ 2 ] MSC из эмбриональных источников показали перспективу с научной точки зрения, создавая значительные противоречия. В результате многие исследователи сосредоточились на взрослых стволовых клетках, [ 3 ] или стволовые клетки, выделенные от взрослых людей, которые могут быть пересажены в поврежденную ткань.
Из-за их многопонентных возможностей линии мезенхимальных стволовых клеток (MSC) были успешно использованы на животных моделях для регенерации суставного хряща и в моделях человека для регенерации кости. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Недавнее исследование показывает, что суставный хрящ может быть способен восстановить через чрескожное введение мезенхимальных стволовых клеток (MSC). [ 7 ]
Стволовые клетки, как концепция, возникла как теория в 19 веке, чтобы потенциально позволить определенным тканям самообноваться. Существует пять типов стволовых клеток, а MSC являются многопотентными, что означает, что это клетки, которые способны развиваться в более чем один тип специализированной клетки. Мезенхимальные стволовые клетки первоначально были обнаружены и изучены в виде фибробластообразующих клеток в клетках костяного мозга Гвинеи и селезенки с помощью Фриденштейна в 1970-х годах. [ 8 ] Это исследование доказало, что колония формирующие единицы стволовых клеток, полученных из костного мозга, способны образовывать хрящ, как только они были пересажены в диффузионную камеру. [ 9 ] Результаты этого исследования подготовили основу для будущих исследований, указывая на дифференцированную способность MSC. [ Цитация необходима ]
Текущее исследование
[ редактировать ]Исследования в области MSC взорвались в последние годы. Например, PubMed Search за 1999 год раскрывает около 90 статей, опубликованных под сетчатым заголовком «Мезенхимальные стволовые клетки», тот же поиск за 2007 год выявляет более 4000 записей. Наиболее часто используемым источником MSC является аспират костного мозга. Большая часть костного мозга взрослых состоит из клеток крови на разных стадиях дифференцировки. [ 10 ] Эти компоненты костного мозга можно разделить на плазму , эритроциты , тромбоциты и зародышевые клетки. Фракция взрослых стволовых клеток присутствует в зародышевых клетках костного мозга. Большинство из этих клеток представляют собой предшественники CD34+ Heme (предназначенные для дифференциации в компонентах крови), в то время как очень немногие на самом деле являются MSC, способными дифференцироваться в кость, хрящ или мышцы. В результате это оставляет очень небольшое количество MSC в костном мозге в качестве клеток, способных дифференцироваться в ткани, представляющие интерес для сохранения суставов. [ 11 ] Следует отметить, что это может быть одной из причин, по которой коммерчески доступные центрифужные системы, которые концентрируют ядретные ядры костного мозга, не показали такого большого количества перспектив в исследованиях животных для восстановления хряща, как подходы, где MSC расширяются в культуре до большего количества. [ 12 ]
Мезенхимальные применения стволовых клеток
[ редактировать ]Клетки с костном мозгом используются каждый день в регенеративной ортопедии. коленного сустава Метод хирургии микрогаргии основан на высвобождении этих клеток в поражение хряща, чтобы инициировать восстановление фиброкартиляжа при остеохондральных дефектах. [ 13 ] Кроме того, было также показано, что эта клеточная популяция помогает в восстановлении переломов, не являющихся профсоюзами. [ 14 ] Для этого приложения обычно используется центрифугирование. Опять же, эти методы вырабатывают очень разбавленную популяцию MSC, обычно выход 1 из 10 000–1 000 000 зародышевых клеток. [ 15 ] Несмотря на это низкое количество MSC, изолированные зародышевые клетки костного мозга, имплантированные в дегенерированные периферические суставы человека, показали некоторое обещание для восстановления суставов. [ 16 ] Поскольку количество MSC, которые могут быть изолированы из костного мозга, довольно ограничено, большинство исследований в области регенерации хряща было сосредоточено на использовании клеток, затраченных на культуру. [ 17 ] [ 18 ] Этот метод может расширить номера ячеек в 100–10 000 раз в течение нескольких недель. Как только эти MSC будут готовы к повторной имплантации, они обычно переносятся с факторами роста, чтобы обеспечить постоянный рост клеток и приживление в поврежденную ткань. В какой -то момент вводится сигнал (либо в культуре, либо после пересадки в поврежденную ткань) для клеток, чтобы дифференцироваться в конечную ткань [ 19 ]
Последние события
[ редактировать ]До недавнего времени использование культивируемых мезенхимальных стволовых клеток для регенерации хряща проводилось в первую очередь в исследованиях с моделями животных. В настоящее время существуют два опубликованных случая случая, когда вышеупомянутый метод используется для успешного восстановления хряща суставного и мениска в коленях. [ 20 ] [ 21 ] Этот метод еще предстоит показать, что эффективно в исследовании с участием большей группы пациентов; Тем не менее, та же команда исследователей опубликовала большое исследование безопасности (n = 227), показывающее меньше осложнений, чем обычно связано с хирургическими процедурами. [ 22 ]
Другая команда использовала аналогичную технику для экстракции клеток и расширения ex vivo, но клетки были встроены в коллагеновый гель, прежде чем хирургически переосмысливали. Они сообщили о тематическом исследовании, в котором дефект полной толщины в суставном хряще колена человека был успешно восстановлен. [ 23 ]
В то время как использование культивируемых мезенхимальных стволовых клеток показало многообещающие результаты, более недавнее исследование с использованием некультурных MSC привело к полноте полной толщины, гистологически подтвержденной гиалиновой хрящ. Исследователи оценили качество восстановленного хряща коленного сустава после артроскопического микродиллирования ( также микрогарганизации ) с последующими послеоперационными инъекциями аутологичных клеток-предшественников периферической крови (PBPC) в сочетании с гиалуроновой кислотой (HA). [ 24 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Szilvassy SJ. (2003). «Биология гематопоэтических стволовых клеток». Arch Med Res . 34 (6): 446–60. doi : 10.1016/j.arcmed.2003.06.004 . PMID 14734085 .
- ^ Махла Р.С. (2016). «Стволовые клетки применение в регенеративной медицине и терапии заболевания» . Международный журнал клеточной биологии . 2016 (7): 1–24. doi : 10.1155/2016/6940283 . PMC 4969512 . PMID 27516776 .
- ^ Фонд травмы позвоночника
- ^ Баквальтер Дж.А., Манкин Х.Дж. (1998). «Суставной хрящ: дегенерация и остеоартрит, восстановление, регенерация и трансплантация». Инструмент курс лекции . 47 : 487–504. PMID 9571450 .
- ^ Джонстон Б., Ю Джу (1999). «Аутологичные мезенхимальные клетки -предшественники в восстановлении суставного хряща». Clin Orthop Relat Res . 367 (Suppl): S156–62. doi : 10.1097/00003086-199910001-00017 . PMID 10546644 .
- ^ Luyten FP. (2004). «Мезенхимальные стволовые клетки при остеоартрите». Текущее мнение в ревматологии . 16 (5): 599–603. doi : 10.1097/01.bor.0000130284.64686.63 . PMID 15314501 . S2CID 20638965 .
- ^ Уолш К.Дж., Гудман Д., Каплан А.И., Голдберг В.М. (1999). «Регенерация мениска в модели частичной менискэктомии кролика». Ткани англ . 5 (4): 327–37. doi : 10.1089/ten.1999.5.327 . PMID 10477855 .
- ^ Фриденштейн, AJ; Chailakhjan, RK; Lalykina, KS (октябрь 1970 г.). «Развитие фибробластских колоний в монослойных культурах гвинео-пиггированных костного мозга и клеток селезенки» . Клеточная и тканевая кинетика . 3 (4): 393–403. doi : 10.1111/j.1365-2184.1970.tb00347.x . ISSN 0008-8730 . PMID 5523063 . S2CID 45546484 .
- ^ Оуэн, М.; Фриденштейн, AJ (1988). «Стромальные стволовые клетки: остеогенные предшественники, полученные из костного мозга» . Симпозиум Фонда CIBA 136 - клеточная и молекулярная биология твердых тканей позвоночных . Симпозии Фонда Новартиса. Тол. 136. С. 42–60. doi : 10.1002/9780470513637.ch4 . ISBN 9780470513637 Полем ISSN 0300-5208 . PMID 3068016 .
- ^ Verfaillie C, Blakolmer K, McGglave P (1990). «Очищенные примитивные гематопоэтические клетки-предшественники человека с долгосрочной репопулирующей способностью in vitro прилипают избирательно облученной стромой костного мозга» . J Exp Med . 172 (2): 509–02. doi : 10.1084/jem.172.2.509 . PMC 2188338 . PMID 2373991 .
- ^ "Что такое совместное сохранение?" Полем Блог Объединенного сохранения . 2008-08-21.
- ^ Голдберг, Энди; Митчелл, Катрина; Соаны, Джулиан; Ким, Луиза; Zaidi, Razi (2017-03-09). «Использование мезенхимальных стволовых клеток для восстановления и регенерации хряща: систематический обзор» . Журнал ортопедической хирургии и исследований . 12 (1): 39. doi : 10.1186/s13018-017-0534-y . ISSN 1749-799x . PMC 5345159 . PMID 28279182 .
- ^ Steadman Jr, Ramappa AJ, Maxwell RB, Briggs KK (2007). «Артроскопический режим лечения остеоартрита колена». Артроскопия . 23 (9): 948–55. doi : 10.1016/j.arthro.2007.03.097 . PMID 17868833 .
- ^ Bruder SP, Fink DJ, Caplan AI (1994). «Мезенхимальные стволовые клетки в развитии кости, репарации костей и терапии регенерацией скелета» . J Cell Biochem . 56 (3): 283–94. doi : 10.1002/jcb.240560303 . PMC 7166813 . PMID 7876320 .
- ^ D'Ippolito G, Schiller PC, Ricordi C, Roos BA, Howard GA (1999). «Возрастный остеогенный потенциал мезенхимальных стромальных стволовых клеток из костного мозга человека» . J Bone Miner Res . 14 (7): 1115–22. doi : 10.1359/jbmr.1999.14.7.1115 . PMID 10404011 .
- ^ Centeno CJ, Kisidey J, Freeman M, Schultz Jr (2006). «Частичная регенерация тазобедренного сустава через аутологичный костный мозг перенос клеток: тематическое исследование». Обезболивающий врач . 9 (3): 253–56. PMID 16886034 .
- ^ Gao J, Caplan AI (2003). «Мезенхимальные стволовые клетки и тканевая инженерия для ортопедической хирургии». Хирургия органов движения . 88 (3): 305–16. PMID 15146948 .
- ^ Xiang Y, Zheng Q, Jia BB, Huang GP, Xu YL, Wang JF, Pan ZJ (2007). «Экспансия ex vivo и плюрипотенциальная дифференциация криоконсервированных мезенхимальных стволовых клеток человеческого мозга» . J Zhejiang Univ Sci b . 8 (2): 136–36. doi : 10.1631/jzus.2007.b0136 . PMC 1791057 . PMID 17266190 .
- ^ Биль, Джесси К.; Рассел, Бренда (2009). «Введение в терапию стволовыми клетками» . Журнал сердечно -сосудистого ухода . 24 (2): 98–105. doi : 10.1097/jcn.0b013e318197a6a5 . ISSN 0889-4655 . PMC 4104807 . PMID 19242274 .
- ^ Centeno CJ, Busse D, Kisidey J, Keohan C, Freeman M, Karli D (2008). «Увеличенный объем хряща коленного сустава при дегенеративном заболевании суставов с использованием печненно имплантированных, аутологичных мезенхимальных стволовых клеток» (PDF) . Обезболивающий врач . 11 (3): 343–53. PMID 18523506 . Архивировано из оригинала (PDF) 2013-11-26 . Получено 2008-09-05 .
- ^ Centeno CJ, Busse D, Kisidey J, Keohan C, Freeman M (2008). «Увеличенный объем хряща коленного сустава при дегенеративном заболевании суставов с использованием печенитно имплантированных, аутологичных мезенхимальных стволовых клеток, лизата тромбоцитов и дексаметазона» . Am J Case Rep . 9 : CR246–51.
- ^ Centeno CJ, Schultz JR, Chever M, Robinson B, Freeman M, Marasco W (2010). «Безопасность и осложнения, сообщающие о повторной имплантации культурных мезенхимальных стволовых клеток с использованием техники аутологичного лизата тромбоцитов». Текущее исследование стволовых клеток и терапия . 5 (1): 81–93. doi : 10.2174/1574888810790442796 . PMID 19951252 . S2CID 20901900 .
- ^ Курода Р., Ишида К., Мацумото Т., Акисуэ Т., Фудзиока Х., Мизуно К, Огуши Х., Вакитани С., Куросака М. (2007). «Обработка дефекта суставного хряща с полной толщиной в бедренном мыщелке спортсмена с аутологичными стромальными клетками костей-костей» . Остеоартрит и хрящ . 15 (2): 226–31. doi : 10.1016/j.joca.2006.08.008 . PMID 17002893 .
- ^ Видел, KY; ANZ A; Merican S; Тай Юг; Рагаванайду К; JEE CS; McGuire Da (апрель 2011 г.). «Регенерация суставного хряща с аутологичными клетками предшественника периферической крови и гиалуроновой кислотой после артроскопического субхондрального бурения: отчет о 5 случаях с гистологией». Артроскопия . 27 (4): 493–506. doi : 10.1016/j.arthro.2010.11.054 . PMID 21334844 .