Autolog celle-afledt vævsmanipuleret brusk til reparation af ledbrusklæsioner

Skadet ledbrusk har begrænset kapacitet til selvreparation. Uden rettidig, tidlig og effektiv behandling forværres beskadigelse af ledbrusken gradvist, hvilket resulterer i ledhævelse, smerte og dysfunktion. Patienten udvikler i sidste ende slidgigt og vil være forpligtet til at gennemgå kunstig ledudskiftning. Klinisk terapi for bruskskader omfatter mikrofrakturkirurgi og autolog osteochondral transplantation. Mikrofrakturteknikken er dog begrænset til småskader, og autolog osteochondral transplantation hindres af begrænset udbud. Med fremskridt inden for materialevidenskab, cellebiologi, biomekanik og bioreaktorteknologi viser den nye generation af biomimetiske vævsmanipulerede osteochondrale kompositter et stort potentiale for reparation af bruskskader.

I øjeblikket er frøceller i bruskvævskonstruktion afledt af autologe eller allogene chondrocytter, mesenkymale stamceller, embryonale stamceller eller pluripotente stamceller. Stigende beviser tyder på, at mesenkymale stamceller i knoglemarv kan induceres til at differentiere til chondrocytter, og disse celler er med succes blevet brugt til behandling af store knogledefekter, brusklæsioner og rygmarvsskade. Kvaliteten og mængden af ​​knoglemesenchymale stamceller falder gradvist med alderen, især hos patienter med degenerative sygdomme. Fedtstamceller og mesenkymale navlestrengsstamceller er rigelige og har lignende egenskaber som mesenkymale knoglestamceller, og begge disse celletyper kan induceres til at differentiere til chondrocytter. Fedtstamceller og mesenkymale navlestrengsstamceller er blevet brugt til at reparere bruskdefekter, men resultaterne er stadig foreløbige, og disse celler kan ikke høstes eller dyrkes i store mængder. Desuden kompliceres brugen af ​​embryonale stamceller af etiske overvejelser. Som en konsekvens er autologe chondrocytter optimale frøceller til bruskvævskonstruktion.

Transplantationen af ​​autologe chondrocytter i kombination med vævsmanipulerede bruskstilladser for at reparere bruskskader kræver, at forskere fokuserer på to hovedspørgsmål, nemlig (i) in vitro-amplifikation af chondrocytter og (ii) fremstilling af biokompatible chondrocyt-stilladser. Forberedelsen af ​​chondrocytstilladser kræver avanceret teknik, og i øjeblikket er det kun Institut for Ortopædi på det kinesiske PLA General Hospital, der har kapacitet til at producere acellulær brusk; der er ingen anden kilde til vævsmanipulerede bruskstilladser i Kina.

Et proprietært allogent acellulært brusk-orienteret stillads blev med succes skabt af Cartilage Tissue Engineering Research Group, Institute of Orthopetics, Chinese PLA General Hospital (med intellektuelle ejendomsrettigheder). Det innovative stillads simulerer sammensætningen og de rumlige strukturelle karakteristika af normal brusk. Fremstillingsmetoderne er som følger: ledbrusk pulveriseres for at opnå naturlig brusk ekstracellulær matrix, som i biokemisk sammensætning er identisk med ekstracellulær matrix af naturlig ledbrusk. Derefter fremstilles et porøst svampelignende stillads ved hjælp af frysetørringsteknikken. In vitro-forsøg og forsøg med reparation af ledbruskskader hos store dyr har givet gode resultater. Ved at bruge dette materiale forberedte vores forskningsgruppe biomimetiske bruskvævsmanipulerede stilladser, som efterligner de strukturelle egenskaber af naturlig ledbrusk ekstracellulær matrix. Dette allogene acellulære bruskstillads har følgende karakteristika: (1) det er afledt af allogen brusk, og den ekstracellulære matrix forbliver intakt efter allotransplantation, hvilket hjælper med at opretholde de talrige komponenter i normal brusk, især type II kollagen og proteoglykaner, hvilket resulterer i forbedret reparation . Bruskstilladser brugt uden for Kina er hovedsageligt sammensat af type I og III kollagen eller hyaluronsyre og varierer meget fra naturlige bruskkomponenter. Den oprindelige bruskstruktur er svær at reproducere med disse typer stilladser, og fibrøs brusk kan påvirke behandlingsresultatet. (2) Det biomimetiske stillads har en lignende tredimensionel struktur som normal ledbrusk, som er den orienterede stilladsstruktur. Stilladset imiterer orienteringen af ​​normale bruskceller, som er arrangeret vinkelret på overfladen, og giver en parataktisk søjlestruktur, der bidrager til det søjleformede arrangement af celler. Denne struktur i kombination med type II kollagen og proteoglycaner afledt af normal ledbrusk resulterer i en stilladsstruktur, der er ekstremt tæt på normal ledbrusk. Følgelig vil den reparerede brusk have normal struktur og funktion. (3) Det orienterede stillads har en god biomekanisk egenskab. Dens trykspænding er bedre end det ikke-orienterede stillads under våde og tørre forhold. (4) Det orienterede stillads har god biokompatibilitet. Foreløbige eksperimenter har undersøgt immunreaktionerne af det orienterede stillads af heterogen (svin) og konspecifik (kanin) acellulær brusk. Efter at det orienterede stillads var implanteret i kaninen, blev dets immunresponser observeret fra aspekterne af cellulær immunitet og humoral immunitet. Resultater tydede på, at dets immunogenicitet var lav. Det er således verificeret, at det orienterede stillads af acellulær brusk har god biokompatibilitet.

Uønskede hændelser

1. Sikkerhed Standarddriftsprocedurer for uønskede hændelser og alvorlige uønskede hændelser vil blive udviklet for at sikre, at eventuelle bivirkninger under eksperimentet vil blive behandlet hurtigt for at beskytte deltagerne.

2. Definitioner 2.1 Bivirkninger Uønskede medicinske hændelser kan forekomme efter brusktransplantation eller mikrofrakturkirurgi, men de har ikke nødvendigvis en årsagssammenhæng med behandling.

   Almindelige bivirkninger efter brusktransplantation omfatter feber, ledsmerter, hævelse og effusion. Almindelige bivirkninger efter mikrofrakturkirurgi omfatter feber, ledsmerter, ledhævelser og effusion.

   2.2 Alvoren af ​​bivirkninger Bivirkninger vil blive klassificeret i tre niveauer: generelle bivirkninger, vitale bivirkninger og alvorlige bivirkninger.

   2.3 Forholdet til vævsmanipuleret brusk Korrelationen mellem uønskede hændelser og vævsmanipuleret brusk vil blive kategoriseret i "afgjort relateret", "sandsynligvis relateret", "muligvis ikke-relateret", "irrelevant" eller "ubestemt".

   2.4 Alvorlige uønskede hændelser Alle hændelser, der opstår under forsøget, der kræver hospitalsindlæggelse eller længere tids indlæggelse, eller som resulterer i invaliditet eller påvirker arbejdsevnen, eller med risiko for død eller livstruende hændelser, vil blive registreret.

3. Registrering af uønskede hændelser Alle uønskede hændelser under forsøget vil blive indsamlet indtil slutningen af ​​undersøgelsen.

4. Registrering og rapportering Alle uønskede hændelser vil blive registreret af læger, herunder beskrivelse af uønskede hændelser, forekomsttidspunkt, sluttidspunkt, sværhedsgrad, hyppighed og behandlingsjournal.

   Når en alvorlig uønsket hændelse opstår, vil læger ikke kun give den nødvendige behandling, men også sandfærdigt rapportere til det lokale Food and Drug Administration Bureau og National Food and Drug Administration Bureau inden for 24 timer, samt straks rapportere til den etiske komité. Data, behandling og opfølgningsresultater vil blive noteret i rapporten.

5. Opfølgende observation af ikke-alvorlige og alvorlige bivirkninger Hvis en patient lider af en ikke-alvorlig bivirkning, vil forløbet og resultatet blive nøje overvåget. Forløbet af alvorlige bivirkninger vil blive registreret i opfølgningsrapporter eller sammenfattende rapporter. Patienterne vil også blive overvåget, og observationer vil blive registreret i en periode på 30 dage efter et anfald.

Statistisk analyse

1. Studiehypoteser Alle hypoteser vil blive evalueret med to-halede test. En værdi på P < 0,05 vil blive betragtet som statistisk signifikant. Baseline data sammenlignelighed vil blive vurderet. To-halet statistisk analyse vil blive udført med α = 5%.
2. Antal tilfælde I alt 100 patienter vil blive involveret i denne undersøgelse og opdelt i to grupper med 50 tilfælde i hver gruppe.
3. Eksperimentel analyse Eksperimentelle data vil blive analyseret ved hjælp af statistisk software, SPSS 22.0. Måledata vil blive udtrykt som middelværdi ± SD, median, maksimum, minimum og kvartiler; tælledata vil blive præsenteret som en procentdel (%). Optællingsdata mellem grupper vil blive sammenlignet ved hjælp af chi-square test eller Fisher eksakt test. Måledata mellem grupper vil blive sammenlignet ved hjælp af t-test. Ikke-parametriske variable mellem grupper vil blive sammenlignet ved hjælp af rangsumtest.
4. Statistisk analyse Statistisk analyse vil blive udført af professionelle statistikere, som ikke vil være involveret i undersøgelsen. Alle data vil blive indlæst og gennemgået, og der vil blive udarbejdet en statistisk analyserapport.

Administration

1. Konservering af ledbrusk Bruskvæv vil blive konserveret og transporteret i et 50 mL centrifugerør indeholdende 8 mL vævskonserveringsopløsning, placeret på et reagensglasstativ oven på en ispose, ved 4 °C under sterile forhold. Bruskvæv vil blive overført til Institut for Ortopædi på det kinesiske PLA General Hospital inden for 12 timer.
2. Chondrocytkultur og konservering Autologe chondrocytter vil blive dyrket og amplificeret i nøje overensstemmelse med standarderne og kravene fra National Institutes for Food and Drug Control. Alle billeder og data vil blive optaget. Bruskfrøceller vil blive frosset i flydende nitrogen.
3. Kvalitetssikring af data (1) Forskere udfylder en sagsrapportformular (CRF) nøjagtigt. (2) Inspektører vil regelmæssigt verificere, at alle registrerede data er korrekte og fuldstændige, og at de er i overensstemmelse med originale optegnelser, og vil hurtigt blive overført til dataadministratoren. (3) Dataadministratoren vil yderligere undersøge CRF-tabeller og returnere formularen til forskerne. (4) To dataansvarlige vil indlæse duplikerede data i en computerdatabase. (5) De to separate sæt data vil blive sammenlignet med computersoftware og ændret i henhold til CRF. (6) Kvalitetskontrol: 5% af alle sagsdata vil blive tilfældigt udvalgt til manuel kontrol. Hvis datafejlen er større end 0,15 %, vil alle data i databasen blive kontrolleret manuelt.