Implantat 'gjorda av dina egna celler' kan sluta ryggsmärtor
Rygg- och nacksmärta är ofta resultatet av den progressiva skada på skivorna som skiljer ryggraden. Tack vare ny tvärvetenskaplig forskning kan vi snart få en bättre lösning på detta problem: biotekniska skivor odlade ur en persons egna celler.
Intervertebral skivadegeneration är ett vanligt problem som drabbar en stor del av befolkningen.
Vanligtvis fungerar friska skivor mellan ryggrad genom att absorbera stress placerad på ryggraden när vi rör oss och justerar vår hållning på liknande sätt som en bilupphängning.
Om dessa skivor slits ut kan det orsaka smärta i olika delar av en persons rygg eller nacke.
Hittills inkluderar behandlingar för degeneration av mellanväggsskivor ryggfusionskirurgi och ersättning av skadade skivor med konstgjorda.
Dessa tillvägagångssätt ger dock begränsade fördelar eftersom de inte kan återställa den intervertebrala skivornas fulla funktion.
Nu siktar ett tvärvetenskapligt forskargrupp från University of Pennsylvania Perelman School of Medicine, School of Engineering and Applied Science och School of Veterinary Medicine för att lösa denna fråga genom att utveckla biotekniska intervertebrala skivor gjorda av individens egna stamceller.
Stamceller är odifferentierade celler som har potential att "förvandlas" till specialiserade celler. Det är därför de har blivit fokus för flera medicinska forskningsstudier, inklusive den nuvarande.
Forskarna vid University of Pennsylvania har under de senaste 15 åren arbetat med biotekniska skivmodeller - först i laboratoriestudier, sedan i små djurstudier och senast i stora djurstudier.
”Detta är ett stort steg: att odla en så stor skiva i laboratoriet, att få in den i skivutrymmet och sedan få den att börja integrera med den omgivande nativa vävnaden. Det är väldigt lovande, säger professor Robert L. Mauck, medförfattare till den aktuella studien.
"Den nuvarande vårdstandarden återställer faktiskt inte skivan, så vårt hopp med denna konstruerade enhet är att byta ut den på ett biologiskt, funktionellt sätt och återfå hela rörelsen", tillägger han.
Studier av djur framgångsrika hittills
Tidigare testade forskarna de nya skivorna - kallade "skivliknande vinkelskiktstrukturer" (DAPS) - i råttsvansar i 5 veckor.
I den nya studien, vars resultat visas i tidskriften Vetenskaplig translationell medicin, teamet utvecklade de konstruerade skivorna ytterligare. De testade sedan den nya modellen - kallad ”endplate-modified DAPS” (eDAPS) - hos råttor igen, men den här gången i upp till 20 veckor.
Den nya strukturen på den biotekniska skivan gör att den kan behålla sin form bättre och integreras lättare med den omgivande vävnaden.
Efter flera tester - MR-skanningar och flera djupgående vävnads- och mekaniska analyser - fann forskarna att eDAPS i råttmodellen effektivt återställde den ursprungliga skivstrukturen och funktionen.
Denna inledande framgång motiverade forskargruppen att studera eDAPS i getter, och de implanterade enheten i livmoderhalsen på några av djuren. Forskarna valde att arbeta med getter eftersom, som de förklarar, getts cervikala ryggskivor har liknande dimensioner som hos människor.
Dessutom har getter halvupprätt statur, vilket gör det möjligt för forskarna att föra sin studie ett steg närmare mänskliga prövningar.
”En mycket bra anledning att vara optimistisk”
Forskarnas tester på getter lyckades också. De märkte att eDAPS integrerades väl med den omgivande vävnaden, och skivornas mekaniska funktion matchade åtminstone, om inte överträffad, den hos getternas ursprungliga livmoderhalsskivor.
"Jag tycker att det är väldigt spännande att vi har kommit så långt, från råttans svans hela vägen upp till mänskliga implantat", säger Dr. Harvey E. Smith, medförfattare till studien.
"När man tittar på framgången i litteraturen från mekaniska apparater, tror jag att det finns en mycket god anledning att vara optimistisk att vi skulle kunna uppnå samma framgång, om inte överträffa den med de konstruerade skivorna."
Dr. Harvey E. Smith
Forskarna säger att nästa steg kommer att innefatta att genomföra ytterligare, mer omfattande försök med getter, vilket gör det möjligt för forskarna att bättre förstå hur bra eDAPS fungerar.
Dessutom planerar forskargruppen att testa eDAPS i modeller av mänsklig devereration av intervertebrala skivor, vilket förhoppningsvis kommer ett steg närmare kliniska prövningar.
"Det finns mycket önskvärt att implantera en biologisk anordning som är gjord av dina egna celler", konstaterar Dr Smith och tillägger att "Att använda en riktig vävnadskonstruerad rörelsebevarande ersättningsanordning vid artroplastik av denna art är inte något vi har gjort inom ortopedi. ”
"Jag tror att det skulle vara ett paradigmskifte för hur vi verkligen behandlar dessa ryggradssjukdomar och hur vi närmar oss rörelsesparande rekonstruktion av leder", fortsätter han.
