担体としてコラーゲンマトリックスを用いた創傷治癒における幹細胞

傷は世界中で広まっている問題です。 実用的な目的から、創傷は急性と慢性に分けられます。 急性創傷管理は、組織破壊の量と種類によって異なります。 したがって、急性創傷は、皮膚のみが欠けている単純な創傷と、いくつかの基礎構造が関与している複雑な創傷としてさらに細分することができます. 複雑な創傷では、創傷床の血管新生が不十分な場合、血管が除去されている場合、または下にある組織が皮膚移植片または生物学的に誘導された細胞外マトリックス (BDEM) を受け入れない場合、無料のフラップが必要になる場合があります。 一方、単純な創傷は、可能であれば皮膚移植または局所皮弁によって過去に管理されていました. これらの管理戦略は、一般的に美的および/または機能的に受け入れられない結果をもたらします (例: 拘縮、不安定な創傷）の結果であり、多くの場合、二次再建が必要になります。

2 番目のクラスの創傷は慢性創傷です。 慢性創傷は、通常は適切に組織化された修復プロセスが、止血および炎症から増殖を経てリモデリングまで、逐次的かつタイムリーに進行しない場合に発生します。 このプロセスは必然的に複雑であり、途中で多くの内因性および外因性要因によって遅延する可能性があります (1)。 急性および慢性の創傷は、患者、医療専門家、および医療システムに大きな負担をもたらし、1,550 万人以上の患者に影響を与え、年間推定 5,000 億ドルの費用がかかっています (2-3)。 病因に基づいて、慢性創傷には主に 4 つのタイプがあります。静脈性潰瘍、糖尿病性潰瘍、動脈虚血性潰瘍、褥瘡です。

1. 静脈性潰瘍は通常、脚に発生し、創傷の大部分を占め、深部静脈血栓症 (DVT) の既往歴を持つ高齢者に影響を与えることがよくあります。 潰瘍は最終的に、細胞が分解速度を維持できなくなると形成されます。
2. 糖尿病性潰瘍は、いくつかの理由で潰瘍を発症している糖尿病患者に見られます。 神経障害と微小血管障害は非常に一般的であり、これらの変化と免疫力の低下が相まって、下肢の組織破壊の完璧な嵐を引き起こします. これらすべての要因が原因で、治癒の障害によって悪化し、最小の切り傷やあざでさえ危険な感染症になる可能性があります.
3. PAD は、腕や脚の大動脈の閉塞によって引き起こされる一連の医学的問題をカバーする用語です。 進行した PAD では、下肢切断の主な原因である重症虚血肢 (CLI) が発生する可能性があります。 血管新生財団は、米国で 140 万人が CLI を患っており、毎年推定 350,876 人の新規症例が診断されていると推定しています (2)。
4. 褥瘡は、第 4 の主要なタイプの創傷を構成します。 これらは通常、寝たきりの人や移動が著しく制限されている人に発生します。 それらは、組織への圧力が毛細血管の灌流圧よりも高い場合に発生する血液循環の損失によって引き起こされ、それによって循環が遮断され、組織が虚血になります。 麻酔と麻痺の組み合わせは、組織破壊の強力な誘導因子です。 退役軍人医療センターの脊髄ユニットからのデータは、脊髄損傷によって麻痺した若い兵士の圧力潰瘍の驚くほど高い有病率と発生率を示しています。

過去数十年にわたり、慢性創傷による罹患率と身体障害を軽減する点でほとんど改善が見られませんでした (3)。 慢性創傷に対して利用可能な最善の治療法は、治癒率が 50% に過ぎず、多くの場合一時的なものであり、許容できないほど高い再発率を伴います。 創傷治癒プロセスの「失速」に寄与する多くの要因の中で、局所炎症細胞および線維芽細胞によるサイトカイン産生の障害および血管新生の減少は重大な問題です (4)。

BDEM の導入により、ここ数年で創傷ケアが大幅に改善されました。 最も一般的に使用される BDEM は、ウシ由来のコラーゲン マトリックスです。 このウシコラーゲンマトリックスは、架橋されたウシ腱コラーゲンとグリコサミノグリカンの多孔質マトリックスと半透過性ポリシロキサン (シリコーン層) で構成される FDA 承認の創傷ケアデバイスです。 コラーゲン-グリコサミノグリカン生分解性マトリックスは、細胞浸潤と毛細血管成長の足場を提供します (5)。 ウシコラーゲンマトリックスを使用すると、全層皮膚欠損を伴う複雑な創傷や、筋肉、腱、血管、神経などの基礎構造が露出している複雑な創傷の審美的および機能的な結果を改善できます。 その臨床的利点にもかかわらず、血管新生と再生に必要な長い期間のために重大な問題が存在し、メーカーによると 3 週間を必要とします。 その結果、これは創傷管理のコストを増加させるだけでなく、収入の可能性と生活の質を低下させます。

創傷ケアの分野で研究が進められているため、幹細胞療法は、急性および慢性創傷の両方の治療に対する有望なアプローチであることが明らかになりつつあります。 現在、骨髄由来幹細胞 (BMSC) は、線維芽細胞、筋肉、脳、軟骨などの多くの細胞タイプに分化できる多能性幹細胞であることが知られています (6)。 BMSC に見られる細胞の中には、間葉系幹細胞 (MSC) と呼ばれるグループがあります。 MSC は、自己再生能力と多系統分化を示す能力を備えた予備として保持されている間質細胞です。 MSC は胎児および成人の組織にも見られ、臍帯、子宮内膜ポリープ、脂肪組織、および月経血から分離されています。 MSC はさまざまな組織から容易に採取できるため、実験的および可能な臨床応用において魅力的な選択肢です。

最近の臨床観察と小規模なサンプルサイズの研究では、自家骨髄からの単核細胞製剤を局所的および局所的に適用することにより、困難な創傷の治癒が促進されることが報告されています。 ラットモデルでは、全身および局所BMSCの適用により、創傷引張強度の増加、コラーゲンの増加、および創傷成熟の高速化により、創傷治癒が改善されました(7)。 しかし、骨髄採取は痛みを伴い、時には全身麻酔が必要であり、患者の衰弱状態のために実行できない場合もあります. したがって、既製の市販の同種間葉系幹細胞を使用することが非常に望ましい。

NuCel (NutechMedical、米国アラバマ州バーミンガム) は、ヒト羊膜および羊水由来の MSC を含む FDA 承認の同種移植片であり、現在、整形外科手術や脳神経外科を含むさまざまな臨床現場で移植片として使用されています。 羊膜由来のMSCは、高度なトランス分化および血管血管形成特性を有することが報告されています(8)。 NuCel 幹細胞は、主要組織適合遺伝子複合体クラス II を発現せず、成体骨髄由来幹細胞と比較して MHC クラス I の発現が低いため、免疫特権があります。 NuCelには、創傷治癒過程に関与する5種類のコラーゲンとフィブロネクチンが含まれています。 さらに、廃棄胎盤が豊富にあるため、倫理的に議論の余地がありません。

複数の研究により、多能性幹細胞が BDEM の血管新生を増加および加速し、BDEM 成熟までの時間を大幅に短縮できることが示されています (6-8)。 その結果、このアプリケーションは、創傷管理のコストを削減し、生活の質を向上させる可能性があります。

要約すると、急性および慢性創傷の治癒を促進する上で、まさにそのような同種異系MSCであるNuCelの安全性と有効性を決定的にテストすることを提案します. NuCel は、さまざまな治療に関連するタンパク質やその他の因子を発現し、複数の細胞型を形成する能力を持つ特別なクラスのヒト幹細胞で構成されています。 ジョージア リージェンツ大学でパイロット研究を実施することを提案します。 これは、傷の治癒を促進するための担体としてコラーゲンマトリックスを使用する羊膜幹細胞の有効性に関するレベル I および II の証拠を生成することを目的とした、前向き無作為化対照試験です。

現在の提案の目標と設計は、知識の進歩を創傷管理の新しい標準治療に変換することを加速する可能性があるだけでなく、安全で、FDA に承認され、安価に対処できる実用的なプロトコルを確立することです。今日の創傷治癒分野で最も差し迫ったニーズのいくつか。 現在の提案の主な目的は、羊水MSCを使用して、創傷床でのコラーゲンマトリックスの成熟と統合を加速し、創傷治癒に必要な合計時間を短縮することです。 これにより、医療システムで数億ドルを節約できる可能性があります。 この提案の成果は、斬新で安全かつ創造的な介入を使用して、より優れた医療能力を患者に提供することを促進します。