Beriget autolog fedttransplantation til behandling af smerter på amputationssteder (AMP-5)

Traumatiske amputationer er udbredt og udgør mange udfordringer for vores sårede krigere. En nylig publikation rapporterede, at over 950 militært personel under de nuværende konflikter har pådraget sig kamprelaterede amputationer, hvoraf 15 % forekommer mere end 12 uger efter den første skade (1). Opdaterede statistikker placerer dette antal amputerede på over 1050 (personlig kommunikation, COL Paul Pasquina, chef for den integrerede afdeling for ortopædi og rehabilitering, Walter Reed National Military Medical Center-WRNMMC). En såret krigers evne til at opnå optimal funktion efter en amputation afhænger oftest af hans eller hendes evne til at passe og tilpasse sig en protese. Når de er ude af den akutte fase, lider mange patienter med amputationer af smerter, når de bærer en protese, enten fra tyndt blødt vævsdæksel over knoglestrukturer eller perifere nerver, der ikke er godt polstret med blødt væv. Ydre resterende lemmersmerter er sædvanligvis af mekanisk oprindelse relateret til protesefatningen eller andre protetiske komponenter. Det er ofte resultatet af et misforhold mellem resterende lemmervævstolerance og de protetiske belastninger på det bløde væv. Denne følsomhed forstærkes ofte af overfladiske nervestammer eller neuromer ved afskårne nerver, der er udsat for overdreven ekstern mekanisk belastning (2). Dårlig kontaktflade, sekundær hudnedbrydning og/eller smerte kan begrænse funktionen alvorligt.

Dette udgør et meget vanskeligt klinisk problem, og historisk, når det er muligt, ville den kliniske procedure være at involvere den kirurgiske revision af amputationsstedet med tilhørende forkortelse af knoglen, lange ar og forlænget heling. Hvis en amputation under knæet skal konverteres til et over knæet, så er der alvorlige funktionelle implikationer. For lokalt væv på amputationsstedet, som er af dårlig kvalitet (f.eks. ar eller dækket af et hudtransplantat), kan det være nødvendigt med en fjern muskelklap (3,4). Disse klapper kan kræve overførsel til amputationsstedet ved hjælp af mikrovaskulær anastomose af blodkarrene. Proceduren er meget invasiv og kan tilføje morbiditeten af ​​nedsat funktion, deformitet og risiko for sårhelingsproblemer på muskeldonorstedet. Fejlrater i underekstremitetsflapper kan være så høje som 18,5 % (5, 6). Flap-ulcerationsrater har en tendens til at være højere i disse vægtbærende flapper, både hud- og muskelfri flapper har ofte behov for sekundære debulking-procedurer for at forbedre funktionen, og smertefulde neuromer er ikke ualmindelige (6,7).

En klinisk løsning, der muliggør den minimalt invasive generering af ny polstring af blødt væv på et amputationssted uden behov for yderligere lemmerforkortelse, lange ar, langvarig bedring og betydelig morbiditet på donorstedet, ville have potentialet til at hjælpe vores sårede krigere betydeligt og ændre klinisk praksis.

Autolog fedttransplantation som en potentiel løsning. Podning af autologt fedtvæv er en minimalt invasiv kirurgisk teknik, der starter med høst af fedtvæv fra maven eller lårene ved hjælp af fedtsugning gennem snit på mindre end 5 mm. Lipoaspiratet behandles derefter for at koncentrere fedtfraktionen og reinjiceres på donorstedet. Denne kirurgiske procedure involverer øjeblikkelig transplantation af en patients eget væv i en enkelt operation. Det har fordelene ved:

• Minimale adgangssnit
• Evne til at overføre betydelige mængder væv (hundredevis af gram væv)
• Kan bruges til indstilling af tidligere kirurgiske procedurer og tilstedeværelse af hardware
• Udføres normalt som ambulant procedure
• Minimal morbiditet hos donorstedet på transplantathøststedet
• Lav risiko sammenlignet med mere invasive kirurgiske indgreb
• Kan gentages flere gange, hvis det er nødvendigt, selv ved brug af de samme donorsteder

Overførsel af autologt væv er ikke et nyt koncept, men blot en anden metode, som vi har set med mange typer flapper, der bruger forskellige kombinationer af muskler, fedt og hud, er blevet veldokumenteret. Vævsflapper kommer fra mange forskellige steder og bruges på mange forskellige måder for at opnå de ønskede resultater. Flapper har deres egen blodforsyning, de er mere modstandsdygtige end hudtransplantater og giver normalt meget bedre resultater fra et kosmetisk synspunkt, fordi de kan give et bedre match til hudtone og tekstur. Hudflapper er også et bedre valg, når vævs "bulk" er nødvendig for at udfylde konturdefekter. Den åbenlyse fordel er at bruge autologt væv versus xenografter og allografter; hver med kendte risici for afvisning og uønskede hændelser.

Litteraturen har utvetydigt vist, at klinisk fedttransplantation i balderne (en lignende vægtbærende anatomisk region) kan udføres sikkert og effektivt med retentionsrater på ca. 75 % op til 2 år og længere (23-25). I en OVID-databasesøgning af fedttransplantationsartikler har over 9000 artikler refereret til brugen af ​​fedttransplantater i en bred arena af kliniske situationer. Specifikt for denne ansøgning var over 100 referencer relevante for dette forslag og angivet nedenfor.(26-132)

Forskerne foreslår et klinisk forsøg for at vurdere effektiviteten af ​​minimalt invasiv autolog fedtoverførsel til behandling af smerter og dårlig protesepasning på amputationssteder. Denne kirurgiske procedure involverer øjeblikkelig transplantation af et individs eget væv og kræver ikke FDA-tilsyn. Vigtigt er det, at vi vil bruge vores viden og ekspertise i at arbejde med fedtstromaceller til at sammenligne en regenerativ medicincelleterapimodifikation af fedttransplantationsproceduren med mere traditionelle fedttransplantationspræparater.

Det største problem forbundet med fedttransplantation er uforudsigelige hastigheder af fedttransplantatresorption. Dette er sandsynligvis relateret til det regenererende fedtvævs evne til hurtigt at udvikle en ny blodforsyning. I denne undersøgelse vil vi teste en regenerativ medicin tilgang til at berige fedttransplantatet med autologe fedtstamceller (stromal celle beriget fedttransplantation). Dette kan tjene til at forbedre transplantatretention over tid og potentielt forbedre funktionelle resultater.

En modificeret fremstilling af fedttransplantatet involverer koncentration af de endogene stromaceller i transplantatmaterialet i et forsøg på at øge transplantatretentionen over tid. Det aspirerede fedtmateriale, der bruges til fedttransplantation, består af modne adipocytter, en lille mængde fibrøst væv og umodne fedtstromale celler (ASC'er). Disse fedtstromale celler er en blandet population af ikke-lipidladede celler, der tjener til at omdanne modne adipocytter og vaskulære elementer. "Præadipocytter" såvel som endotel-precursorceller og multilineage progenitorceller findes. Det er værd at bemærke, at ASC'er har vist sig at stimulere angiogenese, når de er stressede under hypoxiske forhold, og disse celler kan være medvirkende til heling og volumenretention af fedttransplantater. Yoshimura, et. al. (133) fandt ud af, at fedt udsuget med en fedtsugningskanyle (dvs. metoden til fedthøst til fedttransplantation) er mangelfuld i ASC'er sammenlignet med helfedt. Dette skyldes det faktum, at en stor del af ASC'er er placeret omkring større blodkar, som efterlades intakte på donorstedet efter fedtsugning med en stump kanyle. Den relative mangel på ASC'er i lipoaspirat kan forklare problemer med reabsorption af fedttransplantater over tid. Berigelse af lipoaspirat med ASC'er bør øge angiogenese og dermed fedttransplantatretention. Denne celleterapitilgang drager fordel af ASC'ers medfødte evne til både at udskille angiogene faktorer og også differentiere til modne adipocytter. Den forbedrede blodkar-indvækst kan resultere i forbedret transplantatvolumenretention og overlegne rekonstruktionsresultater.

Vores gruppe ved University of Pittsburgh har udviklet klinisk nyttige og skalerbare GMP-metoder til ASC-ekstraktion under et NIH-finansieret program, ledet af Dr. Rubin (Co-Director of Adipose Stem Cell Center) i samarbejde med Dr. Albert Donnenberg, direktør for de kliniske laboratorier til cellebehandling. Vi starter i øjeblikket et fuldt finansieret projekt med Armed Forces of Regenerative Medicine (AFIRM). Vi bruger vores ekstraktionsteknikker til at udføre ASC-beriget fedttransplantation til ansigtstraumerekonstruktion, og dette har modtaget IRB-godkendelse på vores institution. Denne proces er reguleret under retningslinjer for humane celler, væv og cellulære og vævsbaserede produkter (HCT/P) under afsnit 361 i CFR (21CFR1271.10). HCT/P-terapier er undtaget fra kravet om indsendelse af en IND-ansøgning (Investigational New Drug).

Til dette projektforslag har vi udvidet teamet til at omfatte ekspertise inden for rekonstruktiv fedttransplantation, rekonstruktion af underekstremiteter, fysisk medicin og rehabilitering, protesedesign, ernæringsstøtte og evaluering af psykosociale resultater. I betragtning af den indledende succes med autolog fedttransplantation til ansigtsrekonstruktion efter traumer (analyse igangværende), selv uden berigelse af transplantatet med fedtstromale celler, mener vi, at denne terapi effektivt kan anvendes til behandling af lemmersmerter. Denne procedure kan udføres ambulant uden væsentlige snit på lemmen, kun små portsteder, der måler mindre end 5 mm. Det bemærkes, at der er tale om en helt ny, eksperimentel anvendelse af en konventionel behandling.