Implanti, kas izgatavoti no jūsu pašu šūnām, varētu izbeigt muguras sāpes
Sāpes mugurā un kaklā bieži ir disku progresējoša bojājuma rezultāts, kas atdala mugurkaula skriemeļus. Pateicoties jauniem daudzdisciplīnu pētījumiem, mums drīz var būt labāks šīs problēmas risinājums: bioinženierijas diski, kas izauguši no paša cilvēka šūnām.
Starpskriemeļu disku deģenerācija ir izplatīta problēma, kas skar lielu iedzīvotāju daļu.
Parasti veselīgi starpskriemeļu diski darbojas, absorbējot mugurkaulā radīto stresu, pārvietojoties un pielāgojot stāju līdzīgi kā automašīnas piekare.
Ja šie diski nolietojas, tas var izraisīt sāpes dažādās cilvēka muguras vai kakla vietās.
Līdz šim starpskriemeļu disku deģenerācijas ārstēšanas metodes ietver mugurkaula saplūšanas operācijas un bojāto disku nomaiņu ar mākslīgiem.
Tomēr šīs pieejas dod ierobežotu labumu, jo tās nevar atjaunot visu nomainīto starpskriemeļu disku pilnīgu darbību.
Tagad Pensilvānijas Universitātes Perelmana medicīnas skolas, Inženierzinātņu un lietišķo zinātņu skolas un Veterinārmedicīnas skolas daudznozaru pētījumu grupa cenšas atrisināt šo problēmu, izstrādājot bioinženierijas starpskriemeļu diskus, kas izgatavoti no indivīda paša cilmes šūnām.
Cilmes šūnas ir nediferencētas šūnas, kurām ir potenciāls “pārveidoties” par jebkurām specializētām šūnām. Tāpēc tie ir kļuvuši par vairāku medicīnisko pētījumu, tostarp pašreizējā, pētījumu centru.
Pensilvānijas universitātes pētnieki pēdējos 15 gadus ir strādājuši pie bioinženierijas disku modeļiem - vispirms laboratorijas pētījumos, pēc tam pētījumos ar maziem dzīvniekiem un pavisam nesen pētījumos ar lieliem dzīvniekiem.
“Šis ir būtisks solis: izaudzēt laboratorijā tik lielu disku, nokļūt diska telpā un pēc tam sākt to integrēt ar apkārtējiem vietējiem audiem. Tas ir ļoti daudzsološi, ”saka prof. Roberts L. Mauks, šī pētījuma līdzautors.
"Pašreizējais aprūpes standarts disku faktiski neatjauno, tāpēc mūsu cerība ar šo inženierijas ierīci ir nomainīt to bioloģiskā, funkcionālā veidā un atgūt visu kustību amplitūdu," viņš piebilst.
Pētījumi ar dzīvniekiem līdz šim ir bijuši veiksmīgi
Iepriekš pētnieki 5 nedēļas pārbaudīja jaunos diskus - tā sauktās “diskveida leņķa slāņa struktūras” (DAPS) - žurku astēs.
Jaunajā pētījumā, kura rezultāti parādās žurnālā Zinātnes tulkošanas medicīna, komanda izstrādāja inženierijas diskus vēl vairāk. Pēc tam viņi atkal pārbaudīja žurkām jauno modeli - tā saukto “gala plāksnes modificēto DAPS” (eDAPS), bet šoreiz līdz 20 nedēļām.
Bioinženierijas diska jaunā struktūra ļauj labāk saglabāt formu un vieglāk integrēties apkārtējos audos.
Pēc vairākiem testiem - MRI skenēšanas un vairākām padziļinātām audu un mehāniskām analīzēm - pētnieki atklāja, ka žurku modelī eDAPS efektīvi atjaunoja sākotnējo diska struktūru un darbību.
Šie sākotnējie panākumi motivēja pētnieku komandu pētīt eDAPS kazām, un viņi implantēja ierīci dažu dzīvnieku dzemdes kakla mugurkaulos. Zinātnieki izvēlējās strādāt ar kazām, jo, kā viņi paskaidro, kazu kakla mugurkaula diskiem ir līdzīgi izmēri kā cilvēkiem.
Turklāt kazām ir daļēji taisns augums, ļaujot pētniekiem savu pētījumu tuvināt izmēģinājumiem ar cilvēkiem.
‘Ļoti labs iemesls būt optimistam’
Arī pētnieku izmēģinājumi ar kazām bija veiksmīgi. Viņi pamanīja, ka eDAPS labi integrējās apkārtējos audos, un disku mehāniskā funkcija vismaz atbilst, ja pat netiek pārsniegta, oriģinālo kazu kakla disku funkcija.
"Es domāju, ka tas ir patiešām aizraujoši, ka esam tik tālu nonākuši, sākot no žurku astes līdz pat cilvēka izmēra implantiem," saka pētījuma līdzautors Dr. Harvejs E. Smits.
"Kad paskatās uz panākumiem literatūrā no mehāniskām ierīcēm, es domāju, ka ir ļoti labs iemesls būt optimistiskiem, ka mēs varētu sasniegt tos pašus panākumus, ja pat nepārsniegtu tos ar inženierijas diskiem."
Dr Hārvijs E. Smits
Pētnieki saka, ka nākamais solis ietvers turpmāku, plašāku izmēģinājumu veikšanu ar kazām, kas ļaus zinātniekiem labāk saprast, cik labi darbojas eDAPS.
Turklāt pētnieku grupa plāno pārbaudīt eDAPS cilvēka starpskriemeļu disku deģenerācijas modeļos, tādējādi, cerams, soli tuvāk klīniskajiem pētījumiem.
"Ir ļoti vēlams implantēt bioloģisku ierīci, kas izgatavota no jūsu pašu šūnām," atzīmē doktors Smits, piebilstot, ka: "Patiesas audu inženierijas kustības saglabāšanas aizstājējierīces izmantošana šāda veida artroplastikā nav tas, ko mēs ortopēdijā.
"Es domāju, ka tā būtu paradigmas maiņa, kā mēs patiešām ārstējam šīs mugurkaula slimības un kā mēs tuvojamies kustību saudzējošai locītavu rekonstrukcijai," viņš turpina.
