Cartílago de tejido derivado de células autólogas diseñado para reparar lesiones de cartílago articular

El cartílago articular lesionado tiene una capacidad limitada de autorreparación. Sin un tratamiento oportuno, temprano y efectivo, el daño del cartílago articular empeora progresivamente, lo que resulta en inflamación, dolor y disfunción articular. El paciente finalmente desarrolla osteoartritis y deberá someterse a un reemplazo de articulación artificial. La terapia clínica para el daño del cartílago incluye cirugía de microfractura y trasplante osteocondral autólogo. Sin embargo, la técnica de microfractura se limita a daños a pequeña escala, y el suministro limitado obstaculiza el trasplante osteocondral autólogo. Con los avances en la ciencia de los materiales, la biología celular, la biomecánica y la tecnología de biorreactores, la nueva generación de compuestos osteocondrales biomiméticos de ingeniería tisular muestra un gran potencial para la reparación del daño del cartílago.

Actualmente, en la ingeniería de tejidos de cartílago, las células semilla se derivan de condrocitos autólogos o alogénicos, células madre mesenquimales, células madre embrionarias o células madre pluripotentes. Cada vez hay más pruebas que indican que las células madre mesenquimales de la médula ósea pueden inducirse a diferenciarse en condrocitos, y estas células se han utilizado con éxito en el tratamiento de defectos óseos de gran tamaño, lesiones del cartílago y lesiones de la médula espinal. La calidad y cantidad de células madre mesenquimales óseas disminuye gradualmente con la edad, especialmente en pacientes con enfermedades degenerativas. Las células madre adiposas y las células madre mesenquimatosas del cordón umbilical son abundantes y tienen características similares a las células madre mesenquimatosas óseas, y ambos tipos de células pueden inducirse a diferenciarse en condrocitos. Las células madre adiposas y las células madre mesenquimales del cordón umbilical se han utilizado para reparar defectos del cartílago, pero los hallazgos aún son preliminares y estas células no se pueden recolectar ni cultivar en grandes cantidades. Además, el uso de células madre embrionarias se complica por consideraciones éticas. Como consecuencia, los condrocitos autólogos son células semilla óptimas para la ingeniería de tejidos de cartílago.

El trasplante de condrocitos autólogos en combinación con andamios de cartílago de ingeniería tisular para reparar el daño del cartílago requiere que los investigadores se centren en dos cuestiones principales, a saber, (i) la amplificación in vitro de condrocitos y (ii) la preparación de andamios de condrocitos biocompatibles. La preparación de andamios de condrocitos requiere una técnica avanzada y, actualmente, solo el Instituto de Ortopedia del Hospital General del EPL de China tiene la capacidad de producir cartílago acelular; no hay otra fuente de andamios de cartílago de ingeniería tisular en China.

El Grupo de Investigación de Ingeniería de Tejidos de Cartílago, Instituto de Ortopedia, Hospital General PLA de China (con derechos de propiedad intelectual) creó con éxito un andamio orientado al cartílago acelular alogénico patentado. El andamio innovador simula la composición y las características estructurales espaciales del cartílago normal. Los métodos de preparación son los siguientes: el cartílago articular se pulveriza para obtener una matriz extracelular de cartílago natural, que es idéntica en composición bioquímica a la matriz extracelular del cartílago articular natural. Luego, se prepara un andamio similar a una esponja porosa utilizando la técnica de secado por congelación. Los experimentos in vitro y los experimentos de reparación de lesiones de cartílago articular en animales grandes han producido buenos resultados. Con este material, nuestro grupo de investigación preparó andamios biomiméticos de ingeniería tisular de cartílago, que imitan las características estructurales de la matriz extracelular del cartílago articular natural. Este armazón de cartílago acelular alogénico tiene las siguientes características: (1) se deriva de cartílago alogénico y la matriz extracelular permanece intacta después del aloinjerto, lo que ayuda a mantener los numerosos componentes del cartílago normal, en particular el colágeno tipo II y los proteoglicanos, lo que resulta en una reparación mejorada . Los andamios de cartílago utilizados fuera de China se componen principalmente de colágeno tipo I y III o ácido hialurónico, y varían mucho de los componentes de cartílago natural. La estructura original del cartílago es difícil de reproducir con este tipo de andamios y el cartílago fibroso puede afectar el resultado del tratamiento. (2) El andamio biomimético tiene una estructura tridimensional similar a la del cartílago articular normal, que es la estructura de andamio orientado. El andamio imita la orientación de las células cartilaginosas normales, que están dispuestas perpendicularmente a la superficie, y proporciona una estructura columnar paratáctica que contribuye a la disposición columnar de las células. Esta estructura, en combinación con el colágeno tipo II y los proteoglicanos derivados del cartílago articular normal, da como resultado una estructura de andamio que es extremadamente similar a la del cartílago articular normal. En consecuencia, el cartílago reparado tendrá una estructura y función normales. (3) El andamio orientado tiene una buena propiedad biomecánica. Su tensión de compresión es mejor que el andamio no orientado en condiciones húmedas y secas. (4) El andamio orientado tiene buena biocompatibilidad. Los experimentos preliminares han investigado las respuestas inmunitarias del andamio orientado de cartílago acelular heterogéneo (porcino) y conespecífico (conejo). Después de implantar el andamio orientado en el conejo, se observaron sus respuestas inmunitarias desde los aspectos de inmunidad celular e inmunidad humoral. Los resultados sugirieron que su inmunogenicidad era baja. Así, se verifica que el andamio orientado de cartílago acelular tiene buena biocompatibilidad.

Eventos adversos

1. Se desarrollarán procedimientos operativos estándar de seguridad para eventos adversos y eventos adversos severos para garantizar que cualquier reacción adversa durante el experimento se trate rápidamente para proteger a los participantes.

2. Definiciones 2.1 Eventos adversos Los eventos médicos adversos pueden ocurrir después del trasplante de cartílago o la cirugía de microfractura, pero no necesariamente tienen una relación causal con el tratamiento.

   Las reacciones adversas comunes después del trasplante de cartílago incluyen fiebre, dolor en las articulaciones, hinchazón y derrame. Las reacciones adversas comunes después de la cirugía de microfractura incluyen fiebre, dolor en las articulaciones, hinchazón y derrame de las articulaciones.

   2.2 La gravedad de los eventos adversos Los eventos adversos se clasificarán en tres niveles: eventos adversos generales, eventos adversos vitales y eventos adversos graves.

   2.3 Relación con el cartílago de ingeniería tisular La correlación entre los eventos adversos y el cartílago de ingeniería tisular se clasificará en "definitivamente relacionado", "probablemente relacionado", "posiblemente no relacionado", "irrelevante" o "indeterminado".

   2.4 Eventos adversos graves Se registrarán todos los eventos ocurridos durante el ensayo que requieran hospitalización o una hospitalización prolongada, o que resulten en discapacidad, o que afecten la capacidad para trabajar, o con riesgo de muerte o eventos que amenacen la vida.

3. Registro de eventos adversos Todos los eventos adversos durante el experimento se recopilarán hasta el final del estudio.

4. Registro e informe Todos los eventos adversos serán registrados por los médicos, incluida la descripción de los eventos adversos, la hora de aparición, la hora de finalización, la gravedad, la frecuencia y el registro del tratamiento.

   Una vez que ocurre un evento adverso grave, los médicos no solo brindarán el tratamiento necesario, sino que también informarán verazmente a la Oficina de la Administración de Alimentos y Medicamentos local y a la Oficina de la Administración Nacional de Alimentos y Medicamentos dentro de las 24 horas, así como también informarán de inmediato al Comité de Ética. Los datos, el tratamiento y los resultados del seguimiento se anotarán en el informe.

5. Observación de seguimiento de eventos adversos graves y no graves Si un paciente sufre un evento adverso no grave, el curso y el resultado se controlarán de cerca. El curso de los eventos adversos graves se registrará en informes de seguimiento o informes resumidos. Los pacientes también serán monitoreados y las observaciones se registrarán durante un período de 30 días después de una convulsión.

Análisis estadístico

1. Hipótesis del estudio Todas las hipótesis se evaluarán con pruebas de dos colas. Un valor de P < 0,05 se considerará estadísticamente significativo. Se evaluará la comparabilidad de los datos de referencia. El análisis estadístico de dos colas se realizará con α = 5%.
2. Número de casos Un total de 100 pacientes participarán en este estudio y se dividirán en dos grupos, con 50 casos en cada grupo.
3. Análisis experimental Los datos experimentales se analizarán utilizando el software estadístico SPSS 22.0. Los datos de medición se expresarán como media ± DE, mediana, máximo, mínimo y cuartiles; los datos de conteo se presentarán como un porcentaje (%). Los datos de conteo entre grupos se compararán mediante la prueba de chi-cuadrado o la prueba exacta de Fisher. Los datos de medición entre grupos se compararán mediante la prueba t. Las variables no paramétricas entre grupos se compararán mediante la prueba de suma de rangos.
4. Análisis estadístico El análisis estadístico será realizado por estadísticos profesionales que no participarán en el estudio. Todos los datos serán ingresados ​​y revisados, y se preparará un informe de análisis estadístico.

Administración

1. Conservación del cartílago articular El tejido del cartílago se conservará y transportará en un tubo de centrífuga de 50 ml que contiene 8 ml de solución de conservación de tejidos, colocado en una gradilla para tubos de ensayo encima de una bolsa de hielo, a 4 °C en condiciones estériles. El tejido del cartílago se transferirá al Instituto de Ortopedia del Hospital General del EPL de China en un plazo de 12 horas.
2. Cultivo y preservación de condrocitos Los condrocitos autólogos se cultivarán y amplificarán en estricta conformidad con los estándares y requisitos de los Institutos Nacionales para el Control de Alimentos y Medicamentos. Se grabarán todas las imágenes y datos. Las células de semilla de cartílago se congelarán en nitrógeno líquido.
3. Garantía de calidad de los datos (1) Los investigadores completarán un formulario de informe de caso (CRF) con precisión. (2) Los inspectores verificarán regularmente que todos los datos registrados sean correctos y completos, y que sean consistentes con los registros originales, y se transferirán rápidamente al administrador de datos. (3) El administrador de datos seguirá examinando las tablas CRF y devolverá el formulario a los investigadores. (4) Dos empleados de datos ingresarán datos duplicados en una base de datos de computadora. (5) Los dos conjuntos separados de datos serán comparados por software de computadora y modificados de acuerdo con el CRF. (6) Control de calidad: el 5 % de todos los datos de los casos se seleccionarán al azar para su verificación manual. Si el error de datos es superior al 0,15 %, todos los datos de la base de datos se comprobarán manualmente.