Fibrin pıhtısı içinde allojenik Mezenkimal Kök Hücre implantasyonu ile Tavşan Diz Eklemi içinde Osteokondral Kusur tedavisi
Summary
Tavşan diz eklemi osteokondral defektlerinin tedavisi için bir deney tekniği tarif edilmektedir. Osteokondral kusurları içine allojenik mezenkimal kök hücrelerin implantasyon doku mühendisliği alanında umut verici bir gelişme sağlar. Fibrin pıhtısı hücre hazırlanması<em> In vitro</em> Implantasyon için standart bir yöntem sunmaktadır.
Abstract
Osteokondral eklem kusurları tedavisinde uzun yıllar hekim zor olmuştur. Son yıllarda eklem kıkırdağı ve subkondral kemik etkileşimlerin daha iyi anlaşılması, tüm osteokondral birimin restorasyon daha fazla dikkat yol açtı. Kıkırdak lezyonlarının göre osteokondral defektlerin rejenerasyonu çok daha karmaşık ve çok daha büyük bir cerrahi ve tedavi mücadeledir. Hasarlı doku sadece yüzeysel kıkırdak katmanı aynı zamanda subkondral kemik içermez. Bu osteokondrozis dissekans ile örneğin oluşur gibi derin, osteokondral hasar, kusurun tam kat eklem yüzeyinin 1 geri değiştirilmesi gerekir. Uygun tedavi prosedürleri onların farklı içsel iyileşme potansiyelini 2 ile bu iki farklı doku göz önünde bulundurmanız gerekir. Son yıllarda, çeşitli cerrahi tedavi seçenekleri ortaya çıkmıştır ve zaten klinik olarak 3 kurulmuştur –6.
Otolog veya allojenik osteokondral nakli eklem kıkırdağı ve subkondral kemik oluşur ve tüm osteokondral biriminin değiştirilmesi sağlar. Kusurlar yüzeyi 3,7,8 kaplı bir uyumlu kıkırdak hasarı sağlamak amacıyla silindirik osteokondral greft ile doldurulur. Dezavantajları kullanılabilir greft, donör alan morbiditesi (otolog nakli için) ve yüzeyin uyumsuzluk sınırlı miktarda olan, böylece bu yöntemin uygulama özellikle büyük kusurları için sınırlıdır.
Doku mühendisliği alanında yeni yaklaşımlar rejeneratif osteokondral tedavisi için umut verici olanaklar açtı. Otolog kondrosit implantasyonu tam kat kıkırdak lezyonlarının tedavisi için ilk hücre, biyolojik bir yaklaşım işaretlenmiş ve şu anda dünya çapında hatta 10 ila 20 yıl implantasyon 9,10 sonra iyi klinik sonuçlar ile kurulmuştur. Bununla birlikte, Date, bu tekniğin subkondral kemik 11 ile ilgili bozukluklar gibi derin lezyonlar her türlü tedavisi için uygun değildir.
Sandviç tekniği Doku Mühendisliği 5,6 mevcut yaklaşımlarla kemik grefti birleştirir. Bu kombinasyon tek başına osteokondral greft görülen sınırlamaları aşmak için mümkün gibi görünüyor. Subkondral defekt alanına aşılama otolog kemik sonra, otolog kondrosit ile numaralı seribaşı bir zar üzerinde dikildi ve yaralı site ile greft topoloji maç için kolaylaştırır edilir. Tabii ki, bir önceki kemik rekonstrüksiyonu ek cerrahi zaman ve çoğu zaman da ek bir ameliyat gerekiyor. Ayrıca, bugüne kadar, uzun vadeli veri 12 kayıp.
Aşılama ek kemiksiz Doku Mühendisliği nakledilen hücrelerin kondrojenik ve osteojenik potansiyeli ile yerli eklem kıkırdağının karmaşık yapısı ve özellikleri geri amaçlamaktadır. HoweveR, yine, bu genellikle daha fazla veya daha az yeniden sadece kıkırdak dokudur. Ek osteokondral hasar belirli bir daha başka bakıma gereksinimi. Allojenik / otolog hücreler ile tohumlanmış osteokondral kusurların katmanlı yapısının bir rejenerasyon elde etmek için, üç boyutlu bir doku mühendisliği ürünlerinin iyi bir tekrar üretim kapasitesi 11 sağlayabilir.
Otolog kondrosit yanında, mezenkimal kök hücre (MSC) bir tam kat kıkırdak doku gelişimi için cazip bir alternatif gibi görünüyor. Çok sayıda klinik öncesi in vitro ve in vivo çalışmalarda, mezenkimal kök hücrelerin mükemmel doku rejenerasyonu potansiyel 13,14 göstermiştir. Özellikle osteokondral defektlerin tedavisi için mezenkimal kök hücrelerin önemli avantajı osteosit yanı sıra kondrositte ayırt etme kapasitesine sahip olmasıdır. Bu nedenle, potansiyel olarak d çok katmanlı bir yenilenme sağlaretkileyebilen.
Son yıllarda, osteokondral rejeneratif potansiyeli olan birçok iskeleleri nedenle geliştirilmiştir ve ilk sonuçlar umut verici 1,15-18 ile değerlendirildi. Ayrıca, hücre taşıyıcı olarak fibrin yapıştırıcı deneysel kıkırdak tamir en tercih edilen tekniklerden biri haline gelmiş ve başarılı bir şekilde çeşitli hayvan çalışmalarında 19-21 ve hatta ilk insan çalışmaları 22 kullanılmıştır.
Aşağıdaki protokol hücre kültüründe sonraki yayılması için ve fibrin-hücre pıhtılaşması için in vitro model bir standart hazırlamak için, bir tavşan kemik iliğinden mezenkimal kök hücreleri izole etmek için deneysel bir tekniktir gösterecektir. Son olarak, tavşan diz ekleminin yapay osteokondral zararların içine önceden belirlenmiş bir fibrin pıhtısı hücre implantasyonu için bir yöntem tarif edilecektir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Son yıllarda, karmaşık eklem osteokondral kusurları tedavi olasılığı – Bu osteokondritis dissekans, osteonekroz ve travma sonucu gibi – Doku Mühendisliği yaklaşımlar ile daha cazip hale geldi. Daha önce sözü edilen patolojik kişiler olarak, doku hasarı subkondral kemiğe kadar uzanan ve farklı içsel iyileşme kapasiteleri 1 ile karakterize edilen iki doku içerir. Osteokondral eklem hasarı 11,23 patojenik işlemleri için subkondral kemik rolü giderek artan bir ilgi var. Eklem …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu proje Alman Araştırma Birliği (hibe HE 4578/3-1) tarafından ve kısmen FP7 AB Projesi "GAMBA" NMP3-SL-2010-245993 tarafından finanse edildi.
Materials
| Name of reagent/equipment | Company | Catalogue Number | Comments |
| DMEM | Biochrom AG | F 0415 | |
| FCS | PAN Biotech GmbH | 0401 | |
| Propofol | Fresenius Kabi | ||
| Penicillin/Streptomycin | Biochrom AG | A 2210 | 1,000 units/10 μg/μl in 0.9% NaCl |
| PBS Dulbecco (1X) | Biochrom AG | L1815 | |
| Ethanol (70%) | Merck KGaA | 410230 | |
| Trypan Blue Solution (0.4%) | Sigma-Aldrich | T8154 | |
| Biocoll Separation Sol. | Biochrom AG | L6115 | Isotonic solution Density: 1,077 g/ml |
| Trypsin-EDTA 0.05% | Invitrogen GmbH | 25300-054 | |
| Fentanyl | DeltaSelectGmBH | 1819340 | |
| NaCl solution (0.9%) | BBraun | 8333A193 | |
| Syringes (Injekt) | BBraun | 4606108V | |
| Needles (Sterican) | BBraun | 4657519 | |
| Forceps (blunt/sharp) | Aesculap | ||
| Scissors | Aesculap | ||
| Scalpels | Feather Safety Razor Co | 02.001.30.022 | |
| Pipettes research | Eppendorf | ||
| Bone Cutter | Aesculap | ||
| Tissue culture dishes 100 mm/150 mm | TPP AG | 93100/93150 | Growth area 60.1 mm2/147.8 mm2 |
| Tissue culture flasks 25/75 mm2 | TPP AG | 90025/90075 | 25 mm2, 75 mm2 |
| Centrifuge Tubes (50 ml) | TPP AG | 91050 | Gamma-sterilized |
| CO2 Incubator | Forma Scientific Inc. | ||
| Cell culture laminar flow hood Hera Safe | Heraeus Instruments | ||
| Sterile saw | Aesculap | ||
| Centrifuge Megafuge 2.0 R | Heraeus Instruments | ||
| Hemocytometer | Brand GmbH+Co KG | 717810 | Neubauer |
| Air operated power drill | Aesculap | ||
| TISSUCOL-Kit 1.0 ml Immuno | Baxter | 2546648 | |
| Fibers (4-0 Monocryl, 4-0 Vicryl) | Ethicon | ||
| Spray dressing (OpSite) | Smith&Nephew | 66004978 | Permeable for water vapor |
References
- Kon, E., et al. Novel nano-composite multilayered biomaterial for osteochondral regeneration: a pilot clinical trial. The American Journal of Sports Medicine. 39, 1180-1190 (2011).
- Kon, E., et al. Orderly osteochondral regeneration in a sheep model using a novel nano-composite multilayered biomaterial. Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. 28, 116-124 (2010).
- Hangody, L., et al. Autologous osteochondral grafting–technique and long-term results. Injury. 39, 32-39 (2008).
- Marcacci, M., et al. Arthroscopic autologous osteochondral grafting for cartilage defects of the knee: prospective study results at a minimum 7-year follow-up. The American Journal of Sports Medicine. 35, 2014-2021 (2007).
- Ochs, B. G., et al. Remodeling of articular cartilage and subchondral bone after bone grafting and matrix-associated autologous chondrocyte implantation for osteochondritis dissecans of the knee. The American Journal of Sports Medicine. 39, 764-773 (2011).
- Aurich, M., et al. Autologous chondrocyte transplantation by the sandwich technique. A salvage procedure for osteochondritis dissecans of the knee. Unfallchirurg. 110, 176-179 (2007).
- Williams, R. J., Ranawat, A. S., Potter, H. G., Carter, T., Warren, R. F. Fresh stored allografts for the treatment of osteochondral defects of the knee. The Journal of Bone and Joint Surgery. American Volume. 89, 718-726 (2007).
- Szerb, I., Hangody, L., Duska, Z., Kaposi, N. P. Mosaicplasty: long-term follow-up. Bull. Hosp. Jt. Dis. 63, 54-62 (2005).
- Brittberg, M., et al. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N. Engl. J. Med. 331, 889-895 (1994).
- Peterson, L., Vasiliadis, H. S., Brittberg, M., Lindahl, A. Autologous chondrocyte implantation: a long-term follow-up. Am. J. Sports Med. 38, 1117-1124 (2010).
- Gomoll, A. H., et al. The subchondral bone in articular cartilage repair: current problems in the surgical management. Knee Surg. Sports Traumatol. Arthrosc. 18, 434-447 (2010).
- Steinhagen, J., et al. Treatment of osteochondritis dissecans of the femoral condyle with autologous bone grafts and matrix-supported autologous chondrocytes. Int. Orthop. 34, 819-825 (2010).
- Guo, X., et al. Repair of large articular cartilage defects with implants of autologous mesenchymal stem cells seeded into beta-tricalcium phosphate in a sheep model. Tissue Eng. 10, 1818-1829 (2004).
- Centeno, C. J., et al. Increased knee cartilage volume in degenerative joint disease using percutaneously implanted, autologous mesenchymal stem cells. Pain Physician. 11, 343-353 (2008).
- Niederauer, G. G., et al. Evaluation of multiphase implants for repair of focal osteochondral defects in goats. Biomaterials. 21, 2561-2574 (2000).
- Nagura, I., et al. Repair of osteochondral defects with a new porous synthetic polymer scaffold. J. Bone. Joint Surg. Br. 89, 258-264 (2007).
- Schlichting, K., et al. Influence of scaffold stiffness on subchondral bone and subsequent cartilage regeneration in an ovine model of osteochondral defect healing. The American Journal of Sports Medicine. 36, 2379-2391 (2008).
- Schagemann, J. C., et al. Cell-laden and cell-free biopolymer hydrogel for the treatment of osteochondral defects in a sheep model. Tissue Engineering. Part A. 15, 75-82 (2009).
- Vogt, S., et al. The influence of the stable expression of BMP2 in fibrin clots on the remodelling and repair of osteochondral defects. Biomaterials. 30, 2385-2392 (2009).
- Schillinger, U., et al. A fibrin glue composition as carrier for nucleic acid vectors. Pharm. Res. 25, 2946-2962 (2008).
- Ahmed, T. A., Giulivi, A., Griffith, M., Hincke, M. Fibrin glues in combination with mesenchymal stem cells to develop a tissue-engineered cartilage substitute. Tissue Engineering. Part A. 17, 323-335 (2011).
- Haleem, A. M., et al. The Clinical Use of Human Culture-Expanded Autologous Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Transplanted on Platelet-Rich Fibrin Glue in the Treatment of Articular Cartilage Defects: A Pilot Study and Preliminary Results. Cartilage. 1, 253-261 (2010).
- Pape, D., Filardo, G., Kon, E., van Dijk, C. N., Madry, H. Disease-specific clinical problems associated with the subchondral bone. Knee Surg Sports Traumatol. Arthrosc. 18, 448-462 (2010).
- Shirazi, R., Shirazi-Adl, A. Computational biomechanics of articular cartilage of human knee joint: effect of osteochondral defects. Journal of Biomechanics. 42, 2458-2465 (2009).
- Jorgensen, C., Gordeladze, J., Noel, D. Tissue Engineering through autologous mesenchymal stem cells. Curr. Opin. Biotechnol. 15, 406-410 (2004).
- Chen, F. H., Tuan, R. S. Mesenchymal stem cells in arthritic diseases. Arthritis Res. Ther. 10, 223 (2008).
- Le Blanc, K., Tammik, C., Rosendahl, K., Zetterberg, E., Ringden, O. HLA expression and immunologic properties of differentiated and undifferentiated mesenchymal stem cells. Exp. Hematol. 31, 890-896 (2003).
