Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania frakcji zrębowej pochodzącej z tkanki tłuszczowej i jej zastosowanie do poprawy funkcji kolana poprzez regenerację tkanki chrzęstnej u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania frakcji zrębowej pochodzącej z tkanki tłuszczowej i jej zastosowanie do poprawy funkcji kolana poprzez regenerację tkanki chrzęstnej u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów.
Choroba zwyrodnieniowa stawów (OA) jest jednym z najczęstszych zaburzeń powodujących wyniszczanie. Ostatnio podjęto liczne próby poprawy funkcji kolan poprzez zastosowanie różnych form mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC). W Korei koncentraty szpiku kostnego i komórki macierzyste pochodzące z krwi pępowinowej zostały zatwierdzone przez Koreańską Agencję ds. Żywności i Leków (KFDA) do regeneracji chrząstki. Ponadto KFDA zezwoliła na stosowanie frakcji zrębu naczyniowego pochodzącej z tkanki tłuszczowej (SVF) do wstrzykiwań do stawów u ludzi. Autologiczny SVF pochodzący z tkanki tłuszczowej oprócz mezenchymalnych komórek macierzystych zawiera macierz zewnątrzkomórkową (ECM). ECM wydziela różne cytokiny, które wraz z kwasem hialuronowym (HA) i osoczem bogatopłytkowym (PRP) aktywowanym przez chlorek wapnia mogą pomóc MSCs w regeneracji chrząstki i poprawie funkcji kolana. W tym artykule przedstawiliśmy protokół poprawy funkcji kolana poprzez regenerację tkanki przypominającej chrząstkę u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów. Wynik protokołu został po raz pierwszy opisany w 2011 r., a następnie w kilku dodatkowych publikacjach. Protokół obejmuje liposukcję w celu uzyskania autologicznych lipoaspiratów, które są mieszane z kolagenazą. Ta mieszanina lipoazjatów i kolagenazy jest następnie cięta i homogenizowana w celu usunięcia dużej tkanki włóknistej, która może zatkać igłę podczas wstrzyknięcia. Następnie mieszanina jest inkubowana w celu uzyskania SVF pochodzącego z tkanki tłuszczowej. Powstały SVF pochodzący z tkanki tłuszczowej, zawierający zarówno MSC pochodzące z tkanki tłuszczowej, jak i pozostałości ECM, jest wstrzykiwany do kolan pacjentów w połączeniu z HA i PRP aktywowanym chlorkiem wapnia. Uwzględniono trzy przypadki pacjentów, którzy byli leczeni naszym protokołem, co spowodowało poprawę bólu kolana, obrzęku i zakresu ruchu wraz z dowodami MRI tkanki przypominającej chrząstkę szklistą.
Wiadomo, że mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) mają zdolność do regeneracji chrząstki1,2,3,4,5,6. Można je łatwo pozyskać z różnych źródeł, m.in. z szpiku kostnego, krwi pępowinowej i tkanki tłuszczowej. Wśród tych źródeł tkanka tłuszczowa jest jedynym, z którego można uzyskać wystarczającą liczbę MSC bez konieczności ekspansji hodowlanej w celu regeneracji chrząstki w warunkach klinicznych7,8. Można również łatwo uzyskać autologiczną frakcję naczyniowo-stromalną (SVF) ze szpiku kostnego. Jednak liczba komórek macierzystych zawartych w szpiku niepoddanym ekspansji hodowlanej jest bardzo niska7,8. Krew pępowinowa może zawierać wystarczającą liczbę MSC, jednak nie jest ona łatwo dostępnym źródłem autologicznej SVF.
W zastosowaniach klinicznych dostępnych jest wiele metod przetwarzania tkanki tłuszczowej w celu uzyskania frakcji naczyniowo-śródmiąższowej (SVF). Wśród nich bardzo dobrze przyjęta jest metoda pozyskiwania mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) z tkanki tłuszczowej przy użyciu kolagenazy, opracowana i potwierdzona przez Zuka et al.5,6. Metoda ta, oparta na zastosowaniu kolagenazy, została zmodyfikowana na potrzeby zastosowań klinicznych w ortopedii. Aby system mógł być wykorzystany w warunkach klinicznych, musi być to układ zamknięty, który zapewni sterylność przy jednoczesnym zachowaniu wygody użytkowania. Jedna ze szczególnych modyfikacji przedstawionych w niniejszym artykule dotyczy homogenizacji lipoaspiratów. Małe fragmenty lipoaspiratów są trawione stosunkowo szybciej niż fragmenty większe, co zapobiega nierównomiernemu rozpadowi tkanki tłuszczowej. Co więcej, większe fragmenty lipoaspiratów mogą tworzyć tkanki włókniste, które mogą zapychać strzykawki i igły podczas wykonywania zastrzyków do stawów9,10. Aby zapobiec tym problemom, lipoaspiraty można homogenizować poprzez ich cięcie i rozdrabnianie przed inkubacją z kolagenazą. Otrzymana SVF pochodząca z tkanki tłuszczowej może zawierać bardziej jednorodną macierz pozakomórkową (ECM) w porównaniu do lipoaspiratów niehomogenizowanych1. Rozłożona ECM zawarta w SVF może pełnić funkcję rusztowania (scaffold)12.
W 209 roku Koreańska Agencja ds. Żywności i Leków (KFDA) zezwoliła na stosowanie autologicznej frakcji naczyniowej (SVF) pochodzącej z tkanki tłuszczowej, pod warunkiem że zostanie ona przetworzona w placówce medycznej przez lekarza przy zastosowaniu minimalnego przetwarzania13. Następnie autologiczna SVF pochodząca z tkanki tłuszczowej była wykorzystywana jako potencjalny środek do poprawy funkcji kolana u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów (OA) poprzez potencjalną regenerację tkanki przypominającej chrząstkę10,14,15,16,17,18.
W 201 roku Pak wykazał po raz pierwszy, że komórki macierzyste pochodzenia tłuszczowego (ASCs) zawarte w frakcji naczyniowo-śródmiąższowej (SVF) pochodzenia tłuszczowego mogą poprawić funkcje kolana, potencjalnie regenerując tkankę podobną do chrząstki u pacjentów z chorobą zwyrodnieniową (OA) stawu kolanowego, gdy zostaną wstrzyknięte wraz z osoczem bogatopłytkowym (PRP) 14. Ponadto, Pak et al. przedstawili w 2013 roku dane dotyczące bezpieczeństwa obejmujące 91 pacjentów. Średni wskaźnik skuteczności raportowany w tych danych dotyczących bezpieczeństwa wyniósł 67%15. W kolejnych badaniach przeprowadzonych przez Pak et al. wykazano poprawę funkcji kolana, prawdopodobnie w wyniku regeneracji tkanki podobnej do chrząstki, u pacjentów z pęknięciem łąkotki oraz chondromalacją rzepki10,16,17,18. Na podstawie opublikowanych artykułów wiadomo, że liczba komórek macierzystych zawartych w 10 g tkanki tłuszczowej przetworzonej zgodnie z protokołem przedstawionym w niniejszym artykule może wynosić od 1 0 0 do 40 0 0 w zależności od charakterystyki pacjentów8,19,20,21,2,23.
W niniejszym opracowaniu przedstawiamy protokół kliniczny leczenia choroby zwyrodnieniowej (OA) stawu kolanowego u ludzi z wykorzystaniem autologicznej frakcji naczyniowej stromy (SVF) pochodzącej z tkanki tłuszczowej, w połączeniu z kwasem hialuronowym (HA) oraz bogatopłytkowym osoczem (PRP) aktywowanym chlorkiem wapnia. Pierwsza wersja tego protokołu klinicznego, obejmująca zamknięty system manualny w celu zachowania sterylności, została opisana w 201 roku14. Ten sam protokół został zoptymalizowany pod kątem zachowania sterylności i opisany w 2013 oraz 2016 roku10,15. W niniejszej pracy zaprezentowano zoptymalizowany protokół. Schematyczny przegląd procedury przedstawiono na Rysunku 1.

Rysunek 1: Schematyczny przegląd protokołu. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej figury.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zgoda i zgoda na zgłaszanie następujących opisów przypadków została uchylona przez komisję Myongji University Institutional Review Board (MJUIRB). Co więcej, ten protokół kliniczny był zgodny z Deklaracją Helsińską i wytycznymi KFDA. Na zabiegi uzyskano świadome zgody pacjentów.
1. Liposukcja
UWAGA: Występuj techniką sterylną.
2. Przygotowanie mieszaniny ASC/ECM ze sterylnym systemem zamkniętym
3. Przygotowanie PRP techniką sterylną
4. Leczenie na bazie mieszaniny ASC/ECM
5. Kontynuacja po leczeniu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Trzech pacjentów (kobieta w wieku 87 lat z OA stopnia 3, mężczyzna w wieku 68 lat z OA stopnia 3 oraz kobieta w wieku 60 lat z OA stopnia 3) bez istotnej historii chorób w wywiadzie zgłosiło się do kliniki z powodu uporczywego bólu kolana w celu rozważenia potencjalnego leczenia SVF pochodzącym z autologicznej tkanki tłuszczowej. U wszystkich trzech pacjentów kolano zostało zbadane przez chirurga ortopedę, który zaproponował całkowitą endoprotezoplastykę stawu kolanowego (TKR), jednak pac...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W 2001 roku Zuk i wsp. Wyizolowane komórki macierzyste z tkanki tłuszczowej poprzez rozbicie macierzy kolagenowej za pomocą kolagenazy6. Następnie grupa wykazała, że te komórki macierzyste wyizolowane z tkanki tłuszczowej mogą przekształcić się w chrząstkę i inne tkanki pochodzenia mezodermy, udowadniając, że te komórki macierzyste są pochodzenia mezenchymalnego.
Podobnie procedura przedstawiona w tym artykule jest zmodyfikowanym protokołem w celu zastosowania ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Autor dziękuje za wsparcie ze strony personelu Kliniki Medycznej Mipro oraz projekt figurki autorstwa Jaepil/David Lee. Prace te były wspierane przez granty badawcze z Programu Rozwoju Bio i Technologii Medycznych NRF finansowane przez MSIT (numer NRF-2017M3A9E4078014); oraz Narodowa Fundacja Badawcza Korei (NRF) finansowana przez Ministerstwo Nauki i Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych (numery NRF-2017R1A2B4002315 i NRF-2016R1C1B2010308).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Materiał | |||
| 5% Betadine (powidon-jod) | Firson Co., Sp. z o.o. | ||
| 2% lidokainy | Daehan Pharmaceutical Co. | ||
| Roztwór tumescencyjny | Myungmoon Pharm. Co., Ltd. | N01BB01 | Roztwór składał się z 500 ml soli fizjologicznej, 40 ml 2% lidokainy, 20 ml 0,5% marcainy i 0,5 ml epinefryny w stosunku 1:1000. |
| Klasa badawcza Liberase TL i TM | Nauki stosowane Roche | 5401020001 | |
| D5LR | Dahan Pharm. Co., Ltd. | 645101072 | Dekstroza 5% w roztworze Ringera z mleczanami |
| Antykoagulant cytrynian roztwór dekstrozy | Fenwal, Inc. | NDC: 0942-0641 | Roztwór składał się z 0,8% kwasu cytrynowego, 0,22% cytrynianu sodu i 0,223% dekstrozy. |
| 3% (w/v) Chlorek wapnia | Choongwae Pharmaceutical Co. | ||
| 0,5% (w/v) HA (kwas hialuronowy) | Dongkwang pharm. Co., Ltd. | ||
| 0,25% ropiwakainy | Huons Co., Ltd. | 670600150 | |
| Sprzęt | |||
| 3,0 mm Kaniula | WOOJU Instrumenty medyczne Co. | ||
| Strzykawka Luer-Lock 60 ml | BD (Becton Dickinson) | ||
| 309653 Zestaw bębnowy wirówki | CPL Sp. z o.o. | 30-0827044 | |
| Homogenizator tkankowy zawierający ostrza | CPL Co., Ltd. | 30-0827045 | |
| Mieszalnik z inkubatorem obrotowym | Medikan Co., Ltd | MS02060092 | |
| Wirówka | Hanil Scientific Inc. | CE1133 | |
| Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego | Philips Medical Systems Inc. | 18068 | |
| System obrazowania ultrasonograficznego | Samsung Medison co., Ltd | CT-LK-V10-ICM-09.05.2007 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.