Cartilage tissulaire autologue dérivé de cellules pour réparer les lésions du cartilage articulaire

Le cartilage articulaire lésé a une capacité limitée d'auto-réparation. Sans traitement rapide, précoce et efficace, les lésions du cartilage articulaire s'aggravent progressivement, entraînant un gonflement, une douleur et un dysfonctionnement des articulations. Le patient développe finalement de l'arthrose et devra subir une arthroplastie artificielle. Le traitement clinique des lésions cartilagineuses comprend la chirurgie par microfracture et la greffe ostéochondrale autologue. Cependant, la technique de microfracture est limitée aux dommages à petite échelle et la transplantation ostéochondrale autologue est entravée par un approvisionnement limité. Avec les progrès de la science des matériaux, de la biologie cellulaire, de la biomécanique et de la technologie des bioréacteurs, la nouvelle génération de composites ostéochondraux issus de l'ingénierie tissulaire biomimétique présente un grand potentiel pour la réparation des lésions cartilagineuses.

Actuellement, dans l'ingénierie tissulaire du cartilage, les cellules souches sont issues de chondrocytes autologues ou allogéniques, de cellules souches mésenchymateuses, de cellules souches embryonnaires ou de cellules souches pluripotentes. De plus en plus de preuves indiquent que les cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse peuvent être amenées à se différencier en chondrocytes, et ces cellules ont été utilisées avec succès dans le traitement des défauts osseux de grande taille, des lésions cartilagineuses et des lésions de la moelle épinière. La qualité et la quantité des cellules souches mésenchymateuses osseuses diminuent progressivement avec l'âge, en particulier chez les patients atteints de maladies dégénératives. Les cellules souches adipeuses et les cellules souches mésenchymateuses du cordon ombilical sont abondantes et ont des caractéristiques similaires aux cellules souches mésenchymateuses osseuses, et ces deux types de cellules peuvent être amenés à se différencier en chondrocytes. Les cellules souches adipeuses et les cellules souches mésenchymateuses du cordon ombilical ont été utilisées pour réparer les défauts du cartilage, mais les découvertes sont encore préliminaires et ces cellules ne peuvent pas être récoltées ou cultivées en grande quantité. De plus, l'utilisation de cellules souches embryonnaires est compliquée par des considérations éthiques. En conséquence, les chondrocytes autologues sont des cellules de semence optimales pour l'ingénierie tissulaire du cartilage.

La transplantation de chondrocytes autologues en combinaison avec des échafaudages cartilagineux issus de l'ingénierie tissulaire pour réparer les lésions cartilagineuses oblige les chercheurs à se concentrer sur deux problèmes majeurs, à savoir (i) l'amplification in vitro des chondrocytes et (ii) la préparation d'échafaudages chondrocytaires biocompatibles. La préparation d'échafaudages de chondrocytes nécessite une technique avancée, et actuellement, seul l'Institut d'orthopédie de l'hôpital général chinois PLA a la capacité de produire du cartilage acellulaire ; il n'y a pas d'autre source d'échafaudages de cartilage issus de l'ingénierie tissulaire en Chine.

Un échafaudage exclusif orienté cartilage acellulaire allogénique a été créé avec succès par le groupe de recherche en génie tissulaire du cartilage, Institut d'orthopédie, Hôpital général chinois PLA (avec droits de propriété intellectuelle). L'échafaudage innovant simule la composition et les caractéristiques structurelles spatiales du cartilage normal. Les méthodes de préparation sont les suivantes : le cartilage articulaire est pulvérisé pour obtenir une matrice extracellulaire de cartilage naturel, qui est identique en composition biochimique à la matrice extracellulaire de cartilage articulaire naturel. Ensuite, un échafaudage poreux en forme d'éponge est préparé en utilisant la technique de lyophilisation. Les expériences in vitro et les expériences de réparation des lésions du cartilage articulaire chez les grands animaux ont donné de bons résultats. À l'aide de ce matériau, notre groupe de recherche a préparé des échafaudages biomimétiques conçus pour le tissu cartilagineux, qui imitent les caractéristiques structurelles de la matrice extracellulaire du cartilage articulaire naturel. Cet échafaudage de cartilage acellulaire allogénique présente les caractéristiques suivantes : (1) il est dérivé du cartilage allogénique et la matrice extracellulaire reste intacte après l'allogreffe, aidant à maintenir les nombreux composants du cartilage normal, en particulier le collagène de type II et les protéoglycanes, ce qui améliore la réparation . Les échafaudages cartilagineux utilisés en dehors de la Chine sont principalement composés de collagène de types I et III ou d'acide hyaluronique, et varient considérablement des composants naturels du cartilage. La structure originale du cartilage est difficile à reproduire avec ces types d'échafaudages, et le cartilage fibreux peut affecter les résultats du traitement. (2) L'échafaudage biomimétique a une structure tridimensionnelle similaire à celle du cartilage articulaire normal, qui est la structure d'échafaudage orientée. L'échafaudage imite l'orientation des cellules cartilagineuses normales, qui sont disposées perpendiculairement à la surface, et fournit une structure colonnaire paratactique qui contribue à la disposition colonnaire des cellules. Cette structure, associée au collagène de type II et aux protéoglycanes dérivés du cartilage articulaire normal, donne une structure d'échafaudage extrêmement proche de celle du cartilage articulaire normal. Par conséquent, le cartilage réparé aura une structure et une fonction normales. (3) L'échafaudage orienté a une bonne propriété biomécanique. Sa contrainte de compression est meilleure que l'échafaudage non orienté dans des conditions humides et sèches. (4) L'échafaudage orienté a une bonne biocompatibilité. Des expériences préliminaires ont étudié les réponses immunitaires de l'échafaudage orienté du cartilage acellulaire hétérogène (porcin) et conspécifique (lapin). Après l'implantation de l'échafaudage orienté chez le lapin, ses réponses immunitaires ont été observées sous les aspects de l'immunité cellulaire et de l'immunité humorale. Les résultats suggèrent que son immunogénicité est faible. Ainsi, il est vérifié que l'échafaudage orienté de cartilage acellulaire présente une bonne biocompatibilité.

Événements indésirables

1. Sécurité Des procédures opérationnelles standard pour les événements indésirables et les événements indésirables graves seront élaborées pour garantir que toute réaction indésirable pendant l'expérience sera traitée rapidement afin de protéger les participants.

2. Définitions 2.1 Evénements indésirables Des événements médicaux indésirables peuvent survenir après une greffe de cartilage ou une chirurgie de microfracture, mais ils n'ont pas nécessairement de lien de causalité avec le traitement.

   Les effets indésirables courants après une greffe de cartilage comprennent la fièvre, les douleurs articulaires, l'enflure et l'épanchement. Les effets indésirables courants après une chirurgie de microfracture comprennent la fièvre, les douleurs articulaires, le gonflement des articulations et l'épanchement.

   2.2 La gravité des événements indésirables Les événements indésirables seront classés en trois niveaux : les événements indésirables généraux, les événements indésirables vitaux et les événements indésirables graves.

   2.3 Relation avec le cartilage issu de l'ingénierie tissulaire La corrélation entre les événements indésirables et le cartilage issu de l'ingénierie tissulaire sera catégorisée en « certainement lié », « probablement lié », « peut-être non lié », « non pertinent » ou « indéterminé ».

   2.4 Événements indésirables graves Tous les événements survenus au cours de l'essai nécessitant une hospitalisation ou une hospitalisation prolongée, ou entraînant une invalidité, ou affectant la capacité de travail, ou avec un risque de décès ou d'événements menaçant le pronostic vital seront enregistrés.

3. Enregistrement des événements indésirables Tous les événements indésirables au cours de l'expérience seront collectés jusqu'à la fin de l'étude.

4. Enregistrement et notification Tous les événements indésirables seront enregistrés par les médecins, y compris la description des événements indésirables, l'heure d'apparition, l'heure de fin, la gravité, la fréquence et le dossier de traitement.

   Une fois qu'un événement indésirable grave se produit, les médecins non seulement prodigueront le traitement nécessaire, mais le signaleront également honnêtement au Bureau local de la Food and Drug Administration et au Bureau national de la Food and Drug Administration dans les 24 heures, ainsi qu'au Comité d'éthique. Les données, le traitement et les résultats du suivi seront notés dans le rapport.

5. Observation de suivi des événements indésirables non graves et graves Si un patient souffre d'un événement indésirable non grave, l'évolution et l'issue seront étroitement surveillées. L'évolution des événements indésirables graves sera consignée dans des rapports de suivi ou des rapports de synthèse. Les patients seront également surveillés et les observations seront enregistrées pendant une période de 30 jours après une crise.

Analyses statistiques

1. Hypothèses de l'étude Toutes les hypothèses seront évaluées par des tests bilatéraux. Une valeur de P < 0,05 sera considérée comme statistiquement significative. La comparabilité des données de base sera évaluée. Une analyse statistique bilatérale sera effectuée avec α = 5 %.
2. Nombre de cas Un total de 100 patients seront impliqués dans cette étude et divisés en deux groupes, avec 50 cas dans chaque groupe.
3. Analyse expérimentale Les données expérimentales seront analysées à l'aide d'un logiciel statistique, SPSS 22.0. Les données de mesure seront exprimées sous forme de moyenne ± SD, médiane, maximum, minimum et quartiles ; les données de comptage seront présentées sous forme de pourcentage (%). Les données de comptage entre les groupes seront comparées à l'aide du test du chi carré ou du test exact de Fisher. Les données de mesure entre les groupes seront comparées à l'aide du test t. Les variables non paramétriques entre les groupes seront comparées à l'aide du test de la somme des rangs.
4. Analyse statistique L'analyse statistique sera effectuée par des statisticiens professionnels qui ne seront pas impliqués dans l'étude. Toutes les données seront saisies et examinées, et un rapport d'analyse statistique sera préparé.

Administration

1. Préservation du cartilage articulaire Le tissu cartilagineux sera conservé et transporté dans un tube à centrifuger de 50 ml contenant 8 ml de solution de conservation des tissus, placé sur un portoir de tubes à essai au-dessus d'un sac de glace, à 4 ° C dans des conditions stériles. Le tissu cartilagineux sera transféré à l'Institut d'orthopédie de l'hôpital général chinois de l'APL dans les 12 heures.
2. Culture et conservation des chondrocytes Les chondrocytes autologues seront cultivés et amplifiés en stricte conformité avec les normes et exigences des National Institutes for Food and Drug Control. Toutes les images et données seront enregistrées. Les cellules de graines de cartilage seront congelées dans de l'azote liquide.
3. Assurance de la qualité des données (1) Les chercheurs rempliront avec précision un formulaire de rapport de cas (CRF). (2) Les inspecteurs vérifieront régulièrement que toutes les données enregistrées sont correctes et complètes, et qu'elles sont conformes aux enregistrements originaux, et seront rapidement transférées à l'administrateur des données. (3) L'administrateur des données examinera plus en détail les tableaux du CRF et retournera le formulaire aux chercheurs. (4) Deux préposés aux données saisiront les données en double dans une base de données informatique. (5) Les deux ensembles de données distincts seront comparés par un logiciel informatique et modifiés conformément au CRF. (6) Contrôle de qualité : 5 % de toutes les données de cas seront sélectionnés au hasard pour une vérification manuelle. Si l'erreur de données est supérieure à 0,15 %, toutes les données de la base de données seront vérifiées manuellement.