Kallon rekonstruktio käyttämällä mesenkymaalisia stroomasoluja ja resorboituvia biomateriaaleja

Taustaa: Aivoleikkauksen jälkeen jää usein jäljelle kallon luuvaurioita, jotka yleensä mahdollistavat aivojen turvotuksen palautumisen, ennen kuin myöhemmin istutetaan uudelleen aivojen suojaava päällyste (kranioplastia). Nämä toimenpiteet suoritetaan missä tahansa kallon holvin päällä, joko yksi- tai molemminpuolisesti. Alkuperäinen luunpala (autologinen luulevy = luuläppä) laitetaan steriiliin astiaan ja säilytetään jääkaapissa -40 oC:n lämpötilassa.

Viikkoja tai kuukausia myöhemmin, kun aivot ovat rentoutuneet, päänahka parantunut hyvin ja potilaan terveydentila sen sallii, henkilö viedään takaisin leikkaussaliin ja luu istutetaan uudelleen (Toimenpide, joka tunnetaan autologisena kranioplastiana). Toimenpiteen tavoitteena on palauttaa taustalla olevien aivojen kosmetiikka ja suoja ja se voi joskus myös parantaa neurologisia oireita tuntemattomilla mekanismeilla. Valitettavasti näitä tavoitteita ei aina saavuteta, ja vaikka menettely on teknisesti yksinkertainen, sen tiedetään liittyvän useisiin komplikaatioihin. Kaksi merkittävimmistä näistä ovat infektio (jolloin luun läppä on poistettava ja vaihdettava) ja resorptio (jolloin suojatoiminto vaarantuu). Kaiken kaikkiaan 10 % autologisista luupotilaista saa tartunnan, 10 % tarvitsee vaihtoa resorption vuoksi ja 12 % resorboituu merkittävästi, sitten 32 % tapauksista autologinen luu on epäonnistunut.

Jokaisessa kranioplastian epäonnistumisen tapauksessa potilas tarvitsee takaisinoton, toisen luunläpän poistamisleikkauksen, pitkittyneen antibioottihoidon (infektion tapauksessa) ja sen jälkeen uuden mittatilaustyönä tehdyn levyn ja takaisinoton kolmatta kirurgista toimenpidettä varten.

Useimmissa tapauksissa jälleenrakentamiseen käytetään synteettisiä materiaaleja, kuten polymetyylimetakrylaattia ja titaaniverkkoa. Yleisesti rekonstruktio suorittaa kirurgi käyttämällä tällaisia ​​materiaaleja kallonplastian muotoilemiseen. Viime aikoina on käytetty hydromuovattuja titaanilevyjä. Tämä sisältää vian CT-skannauksen, virtuaalisen rekonstruoinnin, muottien 3D-tulostuksen, levyn puristamisen ja käsin viimeistelyn. Vaikka titaaninen kranioplastia on erittäin onnistunut yli 150 potilaan hoidossa, se pysyy potilaassa koko elämän ajan, ja se on ei-biologisena materiaalina ensisijainen infektiokohta (noin 5 % tapauksista). Lisäksi neurologisten sairauksien arviointiin ja hoitoon tarkoitetut lääketieteelliset TT-kuvat ovat elinikäisiä levyistä syntyvien metalliesineiden vuoksi. Lisäksi turvallisuustarkoituksiin yleisesti käytettyjen metalliskannauslaitteiden häiriöt ovat myös elinikäinen ongelma. Potilaat, joilla on infektoitunut titaanikranioplastia, tarvitsevat neljännen vastaanoton metalli- tai polymeerilevyn poistamiseksi, pidennetyn antibioottihoidon ja sitten viidennen kirurgisen toimenpiteen uuden kranioplastian asentamiseksi.

Mesenkymaaliset stroomasolut (MSC): MSC ovat multipotentteja aikuisia soluja, jotka kykenevät erilaistamaan useita mesenkymaalisia linjoja. Ne ovat kiinnittyviä fibroblastoidimaisia ​​soluja, joilla on laaja laajentumiskyky. Ne sijaitsevat useimpien elinten sidekudoksessa, ja ne on eristetty luuytimestä, istukasta, rasvakudoksesta, napanuorasta, lapsivedestä, kiertävästä verestä, erilaisista sikiökudoksista, luurankolihasten nivelestä, hammasmassasta, maksasta, pernasta, keuhkoista ja verinahasta. Suurin osa työstä on keskittynyt luuytimestä peräisin olevaan MSC:hen, mutta on myös joitain kliinisiä raportteja, joissa käytetään rasvakudosta ja istukasta peräisin olevaa MSC:tä. Eri lähteistä peräisin olevat MSC:t eivät välttämättä ole toiminnallisesti vastaavia tai niillä ei ole samaa erilaistumispotentiaalia. Luuytimestä peräisin olevan MSC:n tärkeimmät toiminnot tässä tutkimuksessa on kyky erottaa osteogeeninen linja. Juuri tämä kyky erottaa niitä on nähnyt niitä sovellettaessa luiden yhteenliittymättömyyteen ja kriittisen kokoisten luuston puutteiden hoitoon ja erityisesti kallon onteloiden rekonstruoimiseen. Tässä ehdotuksessa Royal Perth Hospitalissa sijaitsevalla Cell and Tissue Therapies W.A.:lla on laaja kokemus, ja he ovat hakeneet TGA-lisenssiä (Therapeutics Goods Administration, Australian hallituksen sääntelyviranomainen) valmistaakseen ja tarjotakseen MSC:tä potilaiden hoitoon.

MSC:t eivät ole immunogeenisiä ja pakenevat alloreaktiivisten T-solujen ja NK-solujen tunnistamisesta. Heillä on alhainen HLA-luokan I ilmentyminen, eikä HLA-luokan II ilmentymistä ole. Ne eivät ilmennä kostimulatorisia molekyylejä eivätkä pysty indusoimaan T-soluvälitteistä immuunivastetta, ja siksi niitä voidaan käyttää universaaleina luovuttajasoluina. Allogeenisiä soluja on käytetty laajalti kliinisissä tutkimuksissa sekä immuunimodulaatiossa että kudosten korjaamisessa. Allogeenisten solujen käytön etuna on, että luovuttajan ikää voidaan hallita. Kirjallisuus osoittaa, että yli 40-vuotiailta luovuttajilta kerätyt MSC:t ovat huonompia. Koska monet kranioplastikalla hoidetuista potilaista ovat yli 40-vuotiaita, allogeenisten solujen käyttö tässä tutkimuksessa on edullista. Kliiniset ihmis- ja eläintutkimukset tukevat allogeenisten solujen käyttöä.

Kranioplastia: Royal Perth Hospitalin lääketieteellisen tekniikan ja fysiikan osasto on maailman johtava mittatilaustyönä valmistettujen implanttien tarjoaja, ja se on toimittanut mittatilaustyönä valmistettuja titaanikranioplastioita viidentoista vuoden ajan. Perusmetodologiaan, jota on käytetty yli 150 potilaan hoidossa, on tyhjiön rekonstruktio kehittyneellä ohjelmistolla, joka perustuu potilaiden CT-skannaukseen. Kun tyhjiö on rekonstruoitu, luodaan naarasmuotti puristamaan titaanilevyä. Tämän jälkeen levy viimeistellään käsin ja tarkistetaan sen sopivuuden suhteen esivalmistettuun vikamalliin.

Biokeramiikka: Resorboituvia biokeraamisia aineita, kuten hydroksiapatiittia ja beeta-trikalsiumfosfaattia, on käytetty luuvajeen hoidossa useiden vuosien ajan. Esimerkiksi ChronOS (Synthes GmbH, Oberdorf) luusiirteen korvike on täysin synteettinen ja resorboituva luusiirteen korvike, joka koostuu beeta-trikalsiumfosfaatista ja jonka puristuslujuus on samanlainen kuin hohkoluun. Yhdistetty huokoisuus toimii ostejohtavana matriisina luusolujen ja verisuonten sisäänkasvulle. Tällaisia ​​materiaaleja käytetään luuvaurioiden täytössä trauman jälkeen, rekonstruktiossa tai korjauksessa ei-kantavissa indikaatioissa, ja yleensä nämä materiaalit määräävät menetelmän rakeiden perfuusioimiseksi leikkaussalissa potilaan omalla luuytimellä. Biokeramiikan resorption on osoitettu tapahtuvan 6-18 kuukauden aikana (Buser 1998).

Polymeeriteline: Leikkaukseen käytetään lukemattomia polymeerimateriaaleja, mukaan lukien kallon-leuan leikkaus. Yleisin polymeeri on polymaitohappo. PLA, kuten 70:30 poly(L-laktidi-ko-D,L-laktidi), valmistetaan amorfisesta biohajoavasta kopolymeeristä, joka lopulta resorboituu in vivo. Biokeraamit ja polymeerimateriaalit ovat TGA:n hyväksymiä tähän käyttöaiheeseen.