Исследователи используют выращенные в лаборатории тканевые трансплантаты для индивидуальной замены суставов. | Советы девушкам

14 октября 2020 г. – височно-нижнечелюстной сустав (ВНЧС), который образует заднюю часть нижней челюсти и соединяет вашу челюсть с черепом, представляет собой анатомически сложную и высоконагруженную структуру, состоящую из хряща и кости. Около 10 миллионов человек только в США страдают дисфункцией ВНЧС из-за врожденных дефектов, травм или болезней. Текущие методы лечения варьируются от инъекций стероидов, которые обеспечивают только временное облегчение боли, до хирургических реконструкций с использованием протезных устройств или донорской ткани, и часто не обеспечивают длительного восстановления. Исследователи искали лучший способ лечения ВНЧС, включая изучение биологических трансплантатов ВНЧС, выращенных в лаборатории, которые могли бы интегрироваться с естественными тканями, со временем реконструировать сустав и обеспечивать пожизненное функционирование пациента.

Многопрофильная команда из Columbia Engineering, Колумбийского колледжа стоматологической медицины и медицинского факультета, Университета штата Луизиана, LaCell LLC и Obatala Sciences теперь создала биоинженерные трансплантаты ВНЧС из хряща и кости, точно соответствующие реципиенту как биологически, так и анатомически. Их последнее исследование, опубликованное сегодня в журнале Science Translational Medicine , основано на длинном ряде их предыдущих разработок, начатых в 2005 году в области биоинженерии функциональных хрящей и костей для регенеративной медицины и тканевых моделей заболеваний.

Авторы использовали мини-свинью Юкатана для разработки своей методологии реконструкции ВНЧС с использованием собственных клеток реципиента. Команда выделила стволовые клетки из небольшого количества жира, полученного от каждого животного, увеличила количество клеток в культуре, чтобы получить достаточное количество для большого трансплантата , и индуцировала их в хрящевые и костеобразующие клетки. Используя изготовление под визуализацией, исследователи сформировали блок из клинически используемого децеллюляризованного матрикса бычьей кости в точную геометрию восстанавливаемого ВНЧС. Они наполнили этот каркас костеобразующими клетками, вызывая образование хряща за счет уплотнения поверхностного слоя конденсированных мезенхимальных клеток толщиной 1 мм. Они построили соответствующую камеру биореактора так, чтобы каркас плотно входил в нее, как рука в перчатке.

Подробная морфология биоинженерного трансплантата через 6 месяцев после имплантации (слева) по сравнению с нативным суставом (справа). Отчетливые фиброзные, пролиферативные и гипертрофические зоны в хрящевом слое хорошо известны. Морилка: пентахром. Предоставлено: Дэвид Чен и Жозефина Ву / Columbia Engineering.
Поскольку хрящ и кость формируются в разных условиях окружающей среды, для формирования трансплантатов ВНЧС требовался специализированный биореактор, который обеспечивал раздельную подачу питательной среды для кости и хряща в две области ткани. Исследователи оптимизировали перфузию питательной среды через кость и поток по поверхности хряща, чтобы удовлетворить совершенно разные потребности в питании и физических сигналах двух тканей. После того, как все эти требовательные условия были выполнены, команда имплантировала индивидуализированные трансплантаты ВНЧС экспериментальным животным на шесть месяцев, чтобы определить способность трансплантатов структурно и функционально заменять нативный сустав.

«То, что мы обнаружили в этой новой работе, может быть трансформирующим», – говорит PI Гордана Вуньяк-Новакович, профессор университета, профессор биомедицинской инженерии и медицинских наук Фонда Микати и профессор стоматологической медицины. «Эти трансплантаты имели многослойный внешний вид, подобный нативному, хорошо интегрировались с окружающими тканями и обеспечивали биологическую и механическую функцию нативного сустава. Мы считаем, что эту методологию можно распространить на биоинженерию других суставов и на создание высокоточных моделей. для изучения заболеваний суставов ».

Вуньяк-Новакович отметил, что размер и профиль мультиинституциональной исследовательской группы из 18 исследователей, обладающих опытом в области биоинженерии, хирургии, стволовых клеток , визуализации, проектирования биореакторов и математического моделирования, отражают сложность этого трансляционного проекта, реализация которого заняла четыре года. полный.

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

двадцать − 9 =