Implantater "laget av dine egne celler" kan ende ryggsmerter
Rygg- og nakkesmerter er ofte et resultat av progressiv skade på skivene som skiller ryggvirvlene. Takket være ny tverrfaglig forskning kan vi snart få en bedre løsning på dette problemet: biotekniske skiver vokst ut av en persons egne celler.
Intervertebral degenerasjon er et vanlig problem som rammer et stort segment av befolkningen.
Vanligvis fungerer sunne mellomvirvelskiver ved å absorbere stress plassert på ryggraden når vi beveger oss og justerer kroppsholdningen vår på samme måte som en bilfjæring.
Hvis disse platene slites ut, kan det forårsake smerte i forskjellige områder av en persons rygg eller nakke.
Så langt inkluderer behandlinger for degenerasjon mellom mellomvirvler ryggradsfusjonskirurgi og erstatning av skadede plater med kunstige.
Imidlertid gir disse tilnærmingene begrensede fordeler fordi de ikke kan gjenopprette full funksjon av mellomvirvelskivene de bytter ut.
Nå satser et tverrfaglig forskerteam fra University of Pennsylvania Perelman School of Medicine, School of Engineering and Applied Science og School of Veterinary Medicine for å løse dette problemet ved å utvikle biotekniske mellomvirvelskiver laget av individets egne stamceller.
Stamceller er udifferensierte celler som har potensial til å "transformere" til spesielle celler. Det er derfor de har blitt fokus for flere medisinske forskningsstudier, inkludert den nåværende.
Forskerne ved University of Pennsylvania har de siste 15 årene jobbet med biotekniske skivemodeller - først i laboratoriestudier, deretter i små dyrestudier, og sist i store dyrestudier.
“Dette er et stort skritt: å dyrke en så stor plate i laboratoriet, å få den inn i plateområdet, og deretter ha den til å begynne å integrere med det omkringliggende innfødte vevet. Det er veldig lovende, sier professor Robert L. Mauck, medforfatter av den aktuelle studien.
"Den nåværende standarden for pleie gjenoppretter faktisk ikke platen, så vårt håp med denne konstruerte enheten er å erstatte den på en biologisk, funksjonell måte og gjenvinne hele bevegelsesområdet," legger han til.
Studier i dyre vellykket så langt
Tidligere testet forskerne de nye platene - kalt “skivelignende vinkellagstrukturer” (DAPS) - i rottehaler i 5 uker.
I den nye studien, hvis resultater vises i tidsskriftet Science Translational Medicine, teamet utviklet de konstruerte platene enda lenger. Deretter testet de den nye modellen - kalt ”endplate-modified DAPS” (eDAPS) - hos rotter igjen, men denne gangen i opptil 20 uker.
Den nye strukturen til den biotekniske platen gjør at den kan beholde formen bedre og integrere lettere med det omkringliggende vevet.
Etter flere tester - MR-skanning og flere grundige vevs- og mekaniske analyser - fant forskerne at eDAPS i rotte-modellen effektivt gjenopprettet den opprinnelige platestrukturen og -funksjonen.
Denne første suksessen motiverte forskerteamet til å studere eDAPS hos geiter, og de implanterte enheten i livmorhalsen på noen av dyrene. Forskerne valgte å jobbe med geiter, fordi de forklarer at livmorhalsskivene på geiter har lignende dimensjoner som hos mennesker.
Dessuten har geiter halv oppreist statur, slik at forskerne kan bringe studien sitt et skritt nærmere menneskelige forsøk.
‘En veldig god grunn til å være optimistisk’
Forskernes tester på geiter var også vellykkede. De la merke til at eDAPS integrerte godt med det omkringliggende vevet, og at den mekaniske funksjonen til skivene i det minste samsvarte, om ikke overgikk, den til geitens originale livmorhalsskiver.
"Jeg synes det er veldig spennende at vi har kommet så langt, fra rottehale helt opp til implantater i menneskelig størrelse," sier Dr. Harvey E. Smith, medforfatter av studien.
"Når du ser på suksessen i litteraturen fra mekaniske apparater, tror jeg det er en veldig god grunn til å være optimistisk for at vi kan oppnå den samme suksessen, hvis ikke overstige den med de konstruerte platene."
Dr. Harvey E. Smith
Forskerne sier at neste trinn vil omfatte gjennomføring av ytterligere, mer omfattende forsøk på geiter, som vil gjøre det mulig for forskerne å forstå bedre hvordan eDAPS fungerer.
Videre planlegger forskerteamet å teste ut eDAPS i modeller av degenerasjon av menneskelig mellomvirvelskive, og dermed forhåpentligvis komme et skritt nærmere kliniske studier.
"Det er mye ønskelig å implantere en biologisk enhet som er laget av dine egne celler," bemerker Dr. Smith, og legger til at "Bruk av en ekte vevsutviklet bevegelsesbevarende erstatningsenhet i artroplastikk av denne art er ikke noe vi har gjort innen ortopedi. ”
"Jeg tror det ville være et paradigmeskifte for hvordan vi virkelig behandler disse ryggsykdommene og hvordan vi nærmer oss bevegelsessparende rekonstruksjon av ledd," fortsetter han.
