間葉系間質細胞と吸収性生体材料を用いた頭蓋再建

背景: 頭蓋骨欠損は、通常、脳の腫れを回復させてから後で脳を保護するカバーを再移植する (頭蓋形成術) ために、脳手術後にしばしば残されます。 これらの手順は、頭蓋円蓋のどこでも、片側または両側で実行されます。 元の骨片 (自家骨プレート = 骨弁) を滅菌容器に入れ、-40℃の冷蔵庫に保管します。

数週間または数か月後、脳がリラックスし、頭皮が十分に治癒し、患者の病状が許すと、患者は手術室に戻され、骨が再移植されます (自家頭蓋形成術として知られる手順)。 この処置の目的は、下にある脳の美容と保護を回復することであり、未知のメカニズムによって神経学的症状を改善することもあります. 残念ながら、これらの目的は常に達成されるとは限らず、技術的には簡単な手順ですが、多くの合併症を伴うことが知られています. これらの中で最も重要なものの 2 つは、感染 (骨弁を除去して交換する必要があるなど) と吸収 (保護機能が損なわれるなど) です。 自家骨患者の全体で 10% が感染し、10% が吸収のために交換が必要になり、12% が大幅に吸収され、32% のケースで自家骨が機能しなくなります。

頭蓋形成不全の各ケースでは、患者は再入院、骨弁を除去するための 2 回目の手術、長期の抗生物質療法 (感染の場合)、および新しいカスタムメイドのプレートと 3 回目の外科手術のための再入院が必要です。

ほとんどの場合、再構築にはポリメチルメタクリレートやチタンメッシュなどの合成材料が使用されます。 一般に、再建は、頭蓋形成術を彫刻するためにそのような材料を使用して外科医によって行われます。 最近では、ハイドロフォーミングされたチタンプレートが使用されています。 これには、欠陥の CT スキャン、仮想再構成、金型の 3D プリント、プレートのプレス、および手仕上げのプロセスが伴います。 150 人以上の患者の治療に大きな成功を収めている一方で、チタン製頭蓋形成術は患者の体内に一生残り、非生物学的物質として感染の優先部位として現れます (症例の約 5%)。 さらに、神経学的状態の評価と治療のための医療用 CT 画像は、プレートから生じる金属アーチファクトにより、一生損なわれます。 さらに、セキュリティ目的で一般的に使用される金属スキャニング機器への干渉も、生涯にわたる問題として残っています。 感染したチタン頭蓋形成術を受けた患者は、金属またはポリマープレートを除去するための4回目の入院、延長された抗生物質治療、および新しい頭蓋形成術を再挿入するための5回目の外科的処置が必要です。

間葉系間質細胞 (MSC): MSC は、複数の間葉系統に分化できる多能性成体細胞です。 それらは、広範な拡張能力を備えた接着性線維芽細胞様細胞です。 それらはほとんどの臓器の結合組織内に存在し、骨髄、胎盤、脂肪組織、臍帯、羊水、循環血液、さまざまな胎児組織、骨格筋滑膜、歯髄、肝臓、脾臓、肺、真皮から分離されています。 ほとんどの研究は骨髄由来の MSC に焦点を当てていますが、脂肪組織や胎盤由来の MSC を使用した臨床報告もいくつかあります。 異なるソースからの MSC は、機能的に同等ではないか、同じ分化能を示さない場合があります。 本研究に関する骨髄由来 MSC の主な機能は、骨形成系統を区別する能力です。 それらが骨の非癒合および重大なサイズの骨骨格欠損の治療、特に頭蓋空隙の再建に適用されるのを見たのは、この区別する能力です. 現在の提案では、Royal Perth Hospital の Cell and Tissue Therapies W.A. は豊富な経験を持ち、患者治療用の MSC を製造および提供するための TGA (Therapeutics Good Administration、オーストラリア政府の規制当局) ライセンスを申請しています。

MSC は免疫原性がなく、アロ反応性 T 細胞および NK 細胞による認識を逃れます。 これらは、HLA クラス I の発現レベルが低く、HLA クラス II の発現はありません。 それらは共刺激分子を発現せず、T細胞媒介性免疫応答を誘導することができないため、ユニバーサルドナー細胞として使用できます。 同種異系細胞は、免疫調節と組織修復の両方の臨床試験で広く使用されています。 同種細胞を使用する利点は、ドナーの年齢を制御できることです。 文献は、40 歳以上のドナーから採取された MSC が劣っていることを示しています。 頭蓋形成術を受けている患者の多くは 40 歳以上であるため、この研究では同種細胞を使用することが望ましいです。 ヒトでの臨床試験および動物研究は、同種異系細胞の使用を支持しています。

頭蓋形成術: ロイヤル パース病院の医用工学および物理学科は、カスタム メイドのインプラントを提供する世界的リーダーであり、カスタム メイドのチタン製頭蓋形成術を 15 年間提供してきました。 150 人以上の患者の治療に使用されてきた基本的な方法論には、患者の CT スキャンに基づく高度なソフトウェアを使用した空隙の再構築が含まれます。 空隙が再構築されると、チタンプレートをプレスするための雌型が作成されます。 その後、プレートは手作業で仕上げられ、既製の欠陥モデルに適合するかどうかがチェックされます。

バイオセラミック: ヒドロキシアパタイトやベータリン酸三カルシウムなどの吸収性バイオセラミックは、骨欠損の治療に長年使用されてきました。 例えば、ＣｈｒｏｎＯＳ（Ｓｙｎｔｈｅｓ ＧｍｂＨ、Ｏｂｅｒｄｏｒｆ）の代用骨は、海綿骨と同様の圧縮強度を有するリン酸ベータ三カルシウムからなる完全に合成された再吸収可能な代用骨である。 相互接続された多孔性は、骨細胞および血管の内部成長のための骨伝導性マトリックスとして機能します。 このような材料は、外傷後の骨欠損の充填、非耐荷重適応症の再建または矯正に使用され、通常、これらの材料は、手術室で患者自身の骨髄で顆粒を灌流する方法を処方します。 バイオセラミックスの吸収は 6 ～ 18 か月の期間にわたって起こることが示されています (Buser 1998)。

ポリマー足場: 頭蓋顎顔面外科の領域を含む手術に使用されるポリマー材料は無数にあります。 最も一般的なポリマーはポリ（乳酸）です。 70:30 ポリ (L-ラクチド-co-D,L-ラクチド) などの PLA は、生体内で最終的に再吸収される非晶質生分解性コポリマーから作られます。 バイオセラミックスおよびポリマー材料は、この適応症について TGA によって承認されています。