علاج الإصابات العظمية الغضروفية في مفصل الركبة الأرنب عن طريق زرع خيفي الخلايا الجذعية الوسيطة في الجلطات الليفين

Markus T. Berninger; Gabriele Wexel; Ernst J. Rummeny; Andreas B. Imhoff; Martina Anton; Tobias D. Henning; Stephan Vogt

doi:10.3791/4423

يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

علاج الإصابات العظمية الغضروفية في مفصل الركبة الأرنب عن طريق زرع خيفي الخلايا الجذعية الوسيطة في الجلطات الليفين

17.3K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/4423

⸱

مايو 21, 2013

Markus T. Berninger¹^,² , Gabriele Wexel³ , Ernst J. Rummeny² , Andreas B. Imhoff¹ , Martina Anton³ , Tobias D. Henning^*²^,⁴ , Stephan Vogt^*¹

¹Department of Orthopaedic Sports Medicine, Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München, ²Department of Radiology, Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München, ³Institute of Experimental Oncology and Therapy Research, Klinikum rechts der Isar der Technischen Universität München, ⁴Department of Radiology, Uniklinik Köln

^* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

يوصف تقنية تجريبية لعلاج العيوب عظمي غضروفي في مفصل الركبة الأرنب. غرس خيفي الخلايا الجذعية الوسيطة إلى عيوب عظمي غضروفي يوفر تطور واعد في مجال هندسة الأنسجة. إعداد الليفين خلايا-جلطات في المختبر يوفر طريقة موحدة لزرع.

الملخص

لقد شكل علاج العيوب الغضروفية العظمية المفصلية تحدياً للأطباء لسنوات عديدة. وقد أدى الفهم الأفضل للتفاعلات بين الغضروف المفصلي والعظم تحت الغضروفي في السنوات الأخيرة إلى زيادة الاهتمام باستعادة الوحدة الغضروفية العظمية بأكملها. وبالمقارنة مع الآفات الغضروفية، فإن تجديد العيوب الغضروفية العظمية أكثر تعقيداً بكثير ويمثل تحدياً جراحياً وعلاجياً أكبر بكثير. فالنسيج التالف لا يشمل الطبقة الغضروفية السطحية فحسب، بل يشمل أيضاً العظم تحت الغضروفي. وبالنسبة للتلف الغضروفي العظمي العميق، كما يحدث على سبيل المثال في حالة osteochondrosis dissecans، يجب استبدال كامل سمك العيب لاستعادة سطح المفصل ¹. لذا، يجب أن تأخذ الإجراءات العلاجية المؤهلة في الاعتبار هذين النسيجين المختلفين مع قدراتهما الجوهرية المختلفة على الشفاء ². وفي العقود الأخيرة، ظهرت عدة خيارات علاجية جراحية تم ترسيخها سريرياً بالفعل ^3-6.

تتكون عمليات زرع الغضروف والعظم ذاتية المنشأ أو خيفية المنشأ من الغضروف المفصلي والعظم تحت الغضروفي، وهي تتيح استبدال وحدة الغضروف والعظم بالكامل. يتم ملء العيوب بطعوم أسطوانية من الغضروف والعظم تهدف إلى توفير سطح مغطى بغضروف زجاجي متطابق ^3,7,8. ومن بين عيوب هذه الطريقة محدودية كمية الطعوم المتاحة، والمراضة في موقع المتبرع (بالنسبة للزرع ذاتي المنشأ)، وعدم تطابق السطح؛ وبناءً على ذلك، يقتصر تطبيق هذه الطريقة بشكل خاص في حالات العيوب الكبيرة.

فتحت المناهج الجديدة في مجال هندسة الأنسجة آفاقاً واعدة للعلاج التجديدي للعظم والغضروف. وقد شكل زرع الخلايا الغضروفية الذاتية أول نهج بيولوجي قائم على الخلايا لعلاج آفات الغضروف كاملة السماكة، وهو نهج معتمد الآن عالمياً بنتائج سريرية جيدة حتى بعد مرور 10 إلى 20 سنة على الزرع ^9,10. ومع ذلك، فإن هذه التقنية حتى الآن ليست مناسبة لعلاج جميع أنواع الآفات، مثل العيوب العميقة التي تشمل العظم تحت الغضروفي ¹¹.

تجمع تقنية الساندوتش (sandwich-technique) بين تطعيم العظام والنهج الحالية في هندسة الأنسجة ^5,6. ويبدو أن هذا الدمج قادر على التغلب على المحدوديات التي تظهر في طعوم العظم والغضروف وحدها. فبعد إجراء تطعيم عظمي ذاتي في منطقة العيب تحت الغضروفي، يتم خياطة غشاء مستزرع بخلايا غضروفية ذاتية فوقه، مما يسهل مطابقة تضاريس الطعم مع الموقع المصاب. وبالطبع، تتطلب عملية إعادة بناء العظام السابقة وقتاً جراحياً إضافياً، وفي كثير من الأحيان تتطلب جراحة إضافية. علاوة على ذلك، تفتقر البيانات حتى الآن إلى نتائج طويلة المدى ¹².

تهدف هندسة الأنسجة دون الحاجة إلى تطعيم عظمي إضافي إلى استعادة البنية والخصائص المعقدة للغضروف المفصلي الأصلي من خلال القدرات الغضروفية والعظمية للخلايا المزروعة. ومع ذلك، فغالباً ما يتم تجديد نسيج الغضروف فقط بشكل متفاوت. أما التلف العظمي الغضروفي الإضافي فيتطلب علاجاً إضافياً محدداً. ومن أجل تحقيق تجديد للبنية متعددة الطبقات للعيوب العظمية الغضروفية، قد توفر منتجات هندسة الأنسجة ثلاثية الأبعاد الملقحة بخلايا ذاتية أو خيفية قدرة تجديدية جيدة ¹¹.

إلى جانب الخلايا الغضروفية الذاتية، تبدو الخلايا الجذعية الميزنكيمية (MSC) بديلاً جذاباً لتطوير نسيج غضروفي كامل السماكة. وفي العديد من الدراسات قبل السريرية in vitro و in vivo، أظهرت الخلايا الجذعية الميزنكيمية إمكانات ممتازة لتجديد الأنسجة ^13,14. وتكمن الميزة الهامة للخلايا الجذعية الميزنكيمية، خاصة في علاج العيوب العظمية الغضروفية، في قدرتها على التمايز إلى خلايا عظمية بالإضافة إلى الخلايا الغضروفية. وبناءً على ذلك، فإنها تتيح إمكانية تجديد متعدد الطبقات للعيب النسيجي.

لذلك، تم في السنوات الأخيرة تطوير وتقييم العديد من السقالات ذات القدرة على تجديد الغضروف العظمي مع نتائج أولية واعدة ^1,15-18. علاوة على ذلك، أصبح غراء الفبرين كحامل للخلايا أحد التقنيات المفضلة في إصلاح الغضاريف التجريبي، وقد استُخدم بالفعل بنجاح في العديد من الدراسات الحيوانية ^19-21 وحتى في التجارب البشرية الأولى ²².

سيوضح البروتوكول التالي تقنية تجريبية لعزل الخلايا الجذعية الميزنشيمية من نخاع عظم الأرنب، لغرض تكثيرها لاحقاً في المزارع الخلوية وإعداد نموذج in vitro معياري لتجلطات الفيبرين الخلوية. وفي الختام، سيتم وصف تقنية لزراعة تجلطات الفيبرين الخلوية المُعدة مسبقاً في عيوب غضروفية عظمية اصطناعية في مفصل ركبة الأرنب.