토끼 모델에서 Chondral 결함의 리모델링 및 수리를위한 매트릭스를 이용한자가 연골 세포 이식

요약

토끼의 무릎 관절 chondral 결함의 치료를위한 실험 기법을 설명합니다. 매트릭스 시드자가 연골 세포의 이식은 만족 장기적인 결과를 제공 관절 연골 병변의 개조 및 수리를위한 잘 받아 들여진 방법입니다. 매트릭스를 이용한자가 연골 세포 이식 (MACT)는 표준화 된 임상 설립 주입 방법을 제공합니다.

초록

관절 연골 자체 재생 ¹ 제한된 용량을 가지고 있기 때문에 관절 연골의 결함이 주요 건강 문제로 간주됩니다. 치료 연골 병변이 지속적으로 통증을 초래할 부정적인 삶의 질에 영향을 미치는 관절염에 대한 걸리기. 지난 수십 년 동안 여러 가지 수술 기법은 이러한 병변을 치료하기 위해 개발되었습니다. 그러나, 지금까지이 유리 모양의 연골과 결함을 취재하거나 만족 장기적인 복구 ^2-4을 제공하는 측면에서 전체 복구를 달성 할 수 없었습니다. 따라서 관절 연골의 부상은 조직 공학 등의 재생 기술에 대한 주요 대상 남아 있습니다. 흔히 섬유 또는 섬유 연골 조직의 형성으로 이어질 다른 수술 기법과는 달리 조직 공학은 완전히 이식 세포의 연골 잠재력을 사용하여 원래의 관절 연골의 복잡한 구조와 특성을 복원 목표로하고있다. Recent 발전은 재생 연골 치료를위한 유망한 가능성을 열었다.

전층 연골이나 골 연골 병변의 치료를위한 첫 번째 셀 기반의 접근 방식은 임상자가 연골 세포 이식 (ACI) ⁵ 개척 라스 피터슨과 매트 Brittberg에 의해 1994 년에 수행되었다. 오늘날, 기술은 임상 적으로도 10~20년 주입 ⁶ 후에 좋은 임상 결과를 유지 무릎의 대형 유리 모양의 연골 결손의 치료에 잘 설정됩니다. 최근에는자가 연골 세포의 주입은 빠른 진행을 받았다. 세포가 연속적으로 심어되어있는 인공 입체 콜라겐 매트릭스의 사용은 점점 더 인기를 ^{7-9되었다.}

MACT 두 수술의 구성 : 연골 세포를 수집하기 위해, 첫째, 연골 조직 검사는 t의 비 체중 부하 연골 영역에서 수행해야그는 무릎 관절입니다. 그런 다음, 연골 세포 추출 정제 및 체외에서 충분한 세포 수로 확장되고있다. 연골 세포는 다음의 3 차원 매트릭스에 분주하고 이후에 다시 이식 할 수 있습니다. 조직 공학 이식을 준비 할 때, 확산 속도와 분화 능력은 성공적인 조직 재생 ¹⁰ 중요합니다. 전지 캐리어와 같은 3 차원 매트릭스의 사용은 이러한 세포의 특성 ^11을 지원하는 것으로 생각됩니다.

다음과 같은 프로토콜을 요약하고 연골 조직 검사에서 연골 세포의 분리에 대한 기술, 3D 매트릭스 (콘드-지드, Geistlich 생체 적합 물질, Wollhusen, 스위스) 위에 생체과 파종에서의 확산을 보여줍니다. 마지막으로, 토끼의 무릎 관절의 인위적으로 만든 chondral 결함에 셀 매트릭스 구조의 주입을 설​​명한다. 이 기술은 실험 설정으로 사용할 수 있습니다연골의 추가 실험.

프로토콜

A. 연골 생검 (수술 룸, 비 무균 준비실에서 1-5 단계)

1. 적절하게 투여 약물 수와 수술 이후의 체중을 모니터링하기 위해 토끼 (6 개월 뉴질랜드 화이트 토끼, 여성, 3.5-4.0 kg 체중)의 최종 체중 조절을 수행합니다.
2. 10 ㎎ / ㎏ 프로포폴의 정맥 주사하여 토끼에 마취를 유도.
3. 삽관 후 1.5 ㎎ / ㎏ / 분 프로포폴과 정맥 0.05 ㎎ / ㎏ 펜타닐로 마취를 유지합니다. 호 기말 이산화탄소 분압, 산소 포화도와 맥박수를 사용하여 마취를 모니터링합니다.
4. 전기 어선 및 진공 모피에서 운영되는 무릎을 면도.
5. 철저하게 면도 무릎을 소독 및 멸균 드레싱 토끼의 나머지 부분을 커버한다.
6. 슬개골을 만져 및 슬개골의 내측 피부 절개를 수행합니다.
7. 무균 조건 하에서 중간 parapatellar arthrotomy하여 무릎 관절을 엽니 다. 어떤 작은 스와 절단 피하려고perficial 혈관.
8. 옆으로 슬개골을 치환.
9. 어떤 이상과 거시적 연골 병변 무릎 관절을 검사합니다.
10. 조심스럽게 멸균 메스 (그림 1) 활차 ossis 대퇴의 밖으로 작은 연골 조각 (2-3 ㎜) 껍질.
<....

결과

설명 수술 기술은 인공 chondral 결함으로자가 연골 세포를 성공적으로 분리 및 주입을 허용합니다. 실험 장치는 주변 연골에 임플란트의 성공적인 통합 결과.

생체의 12 주 후에, chondral 결함 임플란트 (그림 4)에 전단 응력 손상을 감소 균질하고 그대로 표면에 수리 조직에 의해 채워졌다. 또한, 임플란트의 더 비대 또는 석회화는 보이지 않았다. 수리 조직은 건강한 주변의 연골 조직에 비교했다 뻣뻣하고 단단한 품질을 보여 주었다. 임플란트의 부족 역학적 특성으로 인해 인접 연골 증가 부하가 조기 변성의 위험이 될 수 있기 때문에 이것은 중요한 측면이다. 또한, 박리 이식은 발생되지 않았습니다. 모든 fissu는 수술 결함의 같은 크기로 막 잘라 갖는임플란트 주위의 연골 사이에 링이나 쪼개진은 피해야했다.

토론

제시된 프로토콜은 토끼 무릎 인위적으로 생성 된 연골 결손에 후속 증식과 재 이식을위한자가 연골 세포를 분리하는 ^9,12,13를 설립하고 쉽게 재현 기술을 제공합니다. 관절 연골 병변의 개조 및 수리를위한자가 연골 세포의 사용은 임상 적 사용이 만족 장기적인 결과는 ^6을 제공하는 이미 있습니다.

골막 비후 및 석회화 예를 들어 같은 주요 문제, 이식은 박리 또는 공여부 이환율은자가 연골 세포 이식 ^(14)의 첫 번째와 두 번째 세대가 발생했습니다. 따라서 연구진은 결점이 사이트에 연골 세포를 제공하는 외인성 흡수성 재료를 사용하여 기술을 개발했습니다. 아가 ^15를 사용할 때 연골 세포의 특성 유지에 3 차원 배양 시스템의 긍정적 인 효과는 반복적으로, 예를 들어 증명되었다폴리 - dioxanon 및 polyglactin ^16, 폴리 폴리 (L-락 타이드) (PLLA) 및 폴리 (.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
시약/장비 이름	회사	카탈로그 번호	비고
DMEM	Biochrom AG	F 0415
Collagenase A	Roche	10 103 586 001	0.21 U/mg
태아 송아지 혈청 (FCS)	PAN Biotech GmbH	3702-P103009
Propofol	Fresenius Kabi
Penicillin/Streptomycin	Biochrom AG	A 2213	10,000 U/ml/10,000 μg/ml
PBS Dulbecco (1X)	Biochrom AG	L1815
에탄올 (70%)	Merck KgaA	410230
Trypsin-EDTA 0.25 %/0.02 %	Biochrom AG	L2163	Ca2+, Mg2+ 제외 PBS 포함
Fentanyl	Delta Select GmBH	1819340
NaCl 용액 (0.9%)	Bbraun	8333A193
조직 배양 접시 100 mm/150 mm	TPP AG	93100/93150	성장 면적 60.1 mm2/147.8 mm2
조직 배양 플라스크 25/75 mm2	TPP AG	90025/90075	25 mm2, 75 mm2
원심 분리 튜브 (50 ml)	TPP AG	91050	감마 멸균됨
혈구계수기	Brand GmbH+Co KG	717810	Neubauer
Trypan Blue 용액 0.4%	Sigma-Aldrich	L8154
스프레이 드레싱 (OpSite)	Smith&Nephew	66004978	수증기 투과성
Chondro-GideÒ	Geistlich Pharma AG	30915.5
생검 펀치	pfm medical ag	48351
Tissucol Duo S	Baxter	3419627	0.5 ml