Stamceller i sårheling med kollagenmatrix som bærer

Sår er et udbredt problem over hele verden. Ud fra et praktisk formål opdeles sår i akutte og kroniske. Akut sårbehandling afhænger af mængden og typen af ​​vævsdestruktion. Derfor kan akutte sår endvidere opdeles som simple sår, hvor kun hud mangler, og komplekse sår, når nogle underliggende strukturer er involveret. Komplekse sår kan kræve fri flap, hvis sårleje er dårligt vaskulariseret, devaskulariseret eller underliggende væv ikke vil acceptere hudtransplantat eller biologisk afledt ekstracellulær matrix (BDEM). Simple sår, på den anden side, ville blive behandlet i fortiden ved hudtransplantation eller ved lokal klap, når det var muligt. Disse ledelsesstrategier resulterer almindeligvis i uacceptable æstetisk og/eller funktionelt (f.eks. kontraktur, ustabile sår) udfald og vil ofte kræve sekundær rekonstruktion.

Den anden klasse af sår er de kroniske sår. Kroniske sår opstår, når den normalt velorganiserede reparationsproces ikke forløber sekventielt og rettidigt fra hæmostase og betændelse, gennem spredning til ombygning. Processen er nødvendigvis kompliceret og kan forsinkes af mange iboende og ydre faktorer undervejs (1). Akutte og kroniske sår udgør en betydelig byrde for patienter, sundhedspersonale og sundhedsvæsenet, der påvirker mere end 15,5 millioner patienter og koster anslået 500 milliarder dollars årligt (2-3). Baseret på deres patogenese er der fire hovedtyper af kroniske sår: venøse sår, diabetiske sår, arteriel iskæmi og tryksår.

1. Venøse sår opstår sædvanligvis i benene, tegner sig for størstedelen af ​​sårene og rammer ofte ældre med tidligere dyb venetrombose (DVT). Sår dannes til sidst, når cellerne ikke kan holde til nedbrydningshastigheden.
2. Diabetiske sår ses hos diabetespatienter, der udvikler sår af flere årsager. Neuropati og mikroangiopati er ret almindelige, og disse ændringer sammen med en nedsat immunitet skaber den perfekte storm til vævsnedbrydning i underekstremiteterne. På grund af alle disse faktorer, forværret af svækket heling, kan selv de mindste sår eller blå mærker blive farligt inficeret.
3. PAD, er et udtryk, der dækker over en række medicinske problemer forårsaget af obstruktion af de store arterier i arme eller ben. I den fremskredne form af PAD kan der opstå kritisk lemmeriskæmi (CLI), som er en førende årsag til amputationer af underekstremiteterne. Angiogenesis Foundation anslår, at 1,4 millioner mennesker i USA har CLI, med anslået 350.876 nye tilfælde diagnosticeret hvert år (2).
4. Tryksår udgør den fjerde hovedtype af sår. Disse forekommer typisk hos personer, der er sengeliggende, eller hvis mobilitet er stærkt begrænset. De er forårsaget af et tab af blodcirkulation, der opstår, når trykket på vævet er større end perfusionstrykket i kapillærerne, og derved afbryder cirkulationen, hvilket gør vævet iskæmisk. Kombinationen af ​​anæstesi og lammelse er en potent inducer af vævsnedbrydning. Data fra rygmarvsenheder på Veterans Affairs Medical Centers viser en alarmerende høj forekomst og forekomst af tryksår hos unge soldater, der er lammet af rygmarvsskader.

I løbet af de seneste årtier er der kun sket en lille forbedring med hensyn til at reducere sygelighed og invaliditet fra kroniske sår (3). Den bedste tilgængelige behandling for kroniske sår opnår kun en helingsrate på 50 %, der ofte er midlertidig, med en uacceptabel høj recidivrate. Blandt de mange faktorer, der bidrager til at "stoppe" af sårhelingsprocesser, er svækkelse af produktionen af ​​cytokiner af lokale inflammatoriske celler og fibroblaster og reduceret angiogenese afgørende problemer (4).

Introduktionen af ​​BDEM'er har forbedret sårplejen betydeligt gennem årene. Den mest almindeligt anvendte BDEM er en bovint afledt kollagenmatrix. Denne bovine kollagenmatrix er en FDA godkendt sårplejeanordning bestående af en porøs matrix af tværbundet bovint senekollagen og glycosaminoglycan og en semipermeabel polysiloxan (siliconelag). Den bionedbrydelige matrix af kollagen-glycosaminoglycan udgør et stillads til cellulær invasion og kapillærvækst (5). Brugen af ​​den bovine kollagenmatrix kan forbedre æstetiske og funktionelle resultater i komplekse sår med huddefekter i fuld tykkelse og eksponering af underliggende struktur såsom muskler, sener, kar eller nerver. På trods af dens kliniske fordel eksisterer der et betydeligt problem på grund af den lange periode, der kræves til vaskularisering og regenerering, som kræver 3 uger ifølge producenten. Som et resultat øger dette ikke kun omkostningerne ved sårbehandling, men mindsker også indkomstpotentialet og livskvaliteten.

Efterhånden som forskningen er ved at blive avanceret inden for sårpleje, er stamcelleterapi ved at vise sig at være en lovende tilgang til behandling af både akutte og kroniske sår. Det er nu kendt, at knoglemarvs-afledte stamceller (BMSC) er multipotentielle stamceller, der er i stand til at differentiere til adskillige celletyper, herunder fibroblaster, muskler, hjerne og brusk (6). Blandt de celler, der findes i BMSC'er, er en gruppe kaldet mesenkymale stamceller (MSC). MSC'er er stromale celler, der er blevet holdt i reserve med evnen til selv at fornye og også udvise multilineage differentiering. MSC'er findes også i føtalt og voksent væv og er blevet isoleret fra navlestreng, endometriepolypper, fedtvæv og menstruationsblod. Fordi de er let tilgængelige til at høste fra forskellige væv, er MSC'er et attraktivt valg i eksperimentelle og mulige kliniske anvendelser.

Nylige kliniske observationer og undersøgelser af lille prøvestørrelse rapporterer accelereret heling i vanskelige sår ved topiske og regionale anvendelser af mononukleære cellepræparater fra autolog knoglemarv. I rottemodellen har anvendelsen af ​​systemiske og lokale BMSC'er resulteret i forbedret sårheling gennem øget sårtrækstyrke, øget kollagen og hurtigere sårmodning (7). Imidlertid er knoglemarvshøstning smertefuldt, kræver til tider generel anæstesi og nogle gange ikke muligt på grund af patienternes svækkede tilstand. Det er således yderst ønskeligt at anvende kommercielt tilgængelige, allogene, mesenkymale stamceller.

NuCel (NutechMedical, Birmingham, AL USA) er et FDA-godkendt allograft, der indeholder MSC'er afledt af humant amnion og fostervand og bliver i øjeblikket brugt i forskellige kliniske omgivelser, herunder ortopædkirurgi og i neurokirurgi som transplantater. Amnion-afledte MSC'er er blevet rapporteret at have høje transdifferentiering og angio-vaskulogene egenskaber (8). NuCel-stamceller er immunprivilegerede, da de ikke udtrykker større histokompatibilitetskompleks klasse II og har lavere ekspression af MHC klasse I sammenlignet med voksne knoglemarvs-afledte stamceller. NuCel indeholder fem typer kollagen og fibronectin, som er faktorer involveret i sårhelingsprocessen. Desuden er de mindre etisk kontroversielle på grund af overfloden af ​​affaldsplacenta.

Flere undersøgelser har vist, at pluripotente stamceller kan øge og fremskynde vaskularisering af BDEM og signifikant reducere tiden til BDEM-modning (6-8). Som et resultat er der potentiale for, at denne applikation kan reducere omkostningerne ved sårbehandling og øge livskvaliteten.

Sammenfattende foreslår vi definitivt at teste sikkerheden og effektiviteten af ​​netop sådanne allogene MSC'er, NuCel, til at fremme helingen af ​​akutte og kroniske sår. NuCel består af en særlig klasse af humane stamceller, der har evnen til at udtrykke en række terapeutisk relevante proteiner og andre faktorer, samt danne flere celletyper. Vi foreslår, at en pilotundersøgelse skal udføres på Georgia Regents University. Det er et prospektivt, randomiseret, kontrolleret forsøg med det formål at generere niveau I og II beviser på effektiviteten af ​​fostervandsstamceller ved hjælp af en kollagenmatrix som bærer til at forbedre heling af sår.

Målet og udformningen af ​​det nuværende forslag er at etablere en praktisk protokol, som har potentialet til ikke blot at fremskynde oversættelsen af ​​fremskridt inden for viden til nye standarder for pleje til sårbehandling, men også er sikker, FDA godkendt og billig tilgængelig at tage fat på. nogle af de mest presserende behov i nutidens sårhelingsfelt. Hovedformålet med det nuværende forslag er at bruge amniotisk MSC til at fremskynde modning og integration af kollagenmatrix i sårbunden og forkorte den samlede tid, der er nødvendig for sårheling. Dette kan potentielt resultere i en besparelse på hundredvis af millioner af dollars til sundhedssystemet. Resultatet af dette forslag vil fremskynde oversættelsen af ​​større medicinske kapaciteter til patienter ved hjælp af en ny, sikker og kreativ intervention.