関節軟骨病変を修復するための自家細胞由来組織工学軟骨

損傷した関節軟骨の自己修復能力は限られています。 タイムリーで早期の効果的な治療を行わないと、関節軟骨の損傷が徐々に悪化し、関節の腫れ、痛み、機能不全を引き起こします。 患者は最終的に変形性関節症を発症し、人工関節置換を受ける必要があります。 軟骨損傷の臨床治療には、微小破壊手術と自家骨軟骨移植が含まれます。 ただし、マイクロフラクチャー技術は小規模な損傷に限定されており、自家骨軟骨移植は供給が限られているために妨げられています。 材料科学、細胞生物学、バイオメカニクス、バイオリアクター技術の進歩により、新世代の生体模倣組織工学骨軟骨複合材料は、軟骨損傷の修復に大きな可能性を示しています。

現在、軟骨組織工学では、種子細胞は自家または同種軟骨細胞、間葉系幹細胞、胚性幹細胞または多能性幹細胞に由来します。 骨髄間葉系幹細胞が軟骨細胞に分化するように誘導できることを示す証拠が増えており、これらの細胞は大きな骨欠損、軟骨病変、脊髄損傷の治療にうまく使用されています。 骨間葉系幹細胞の質と量は、特に変性疾患の患者では年齢とともに徐々に減少します。 脂肪幹細胞と臍帯間葉系幹細胞は豊富に存在し、骨間葉系幹細胞と同様の特徴を持っており、これらの細胞タイプはいずれも軟骨細胞への分化を誘導することができます。 脂肪幹細胞と臍帯間葉系幹細胞は、軟骨欠損を修復するために使用されてきましたが、発見はまだ予備的なものであり、これらの細胞を大量に採取または培養することはできません. さらに、胚性幹細胞の使用は、倫理的な考慮事項によって複雑になります。 結果として、自家軟骨細胞は軟骨組織工学に最適な種細胞です。

軟骨損傷を修復するために組織工学処理された軟骨足場と組み合わせた自家軟骨細胞の移植には、研究者が 2 つの主要な問題、すなわち (i) 軟骨細胞の in vitro 増幅と (ii) 生体適合性軟骨細胞足場の調製に焦点を当てる必要があります。 軟骨細胞足場の調製には高度な技術が必要であり、現在、中国人民解放軍総合病院の整形外科研究所だけが無細胞軟骨を生産する能力を持っています。中国には組織工学による軟骨足場の供給源は他にありません。

独自の同種異系無細胞軟骨指向の足場は、中国人民解放軍総合病院の整形外科研究所の軟骨組織工学研究グループによって作成されました (知的財産権あり)。 革新的な足場は、正常な軟骨の組成と空間構造特性をシミュレートします。 調製方法は以下のとおりである：関節軟骨を粉砕して天然軟骨細胞外基質を得る。この天然軟骨細胞外基質は生化学的組成が天然関節軟骨の細胞外基質と同一である。 次に、凍結乾燥法を用いて多孔質スポンジ状の足場を作製する。 インビトロ実験および大型動物の関節軟骨損傷修復実験は、良好な結果をもたらしました。 この材料を使用して、私たちの研究グループは、天然の関節軟骨細胞外マトリックスの構造的特徴を模倣するバイオミメティック軟骨組織工学足場を準備しました。 この同種異系無細胞軟骨足場は、次の特徴を持っています: (1) 同種異系軟骨に由来し、細胞外マトリックスは同種移植後も無傷のままであり、正常な軟骨の多くの成分、特に II 型コラーゲンとプロテオグリカンの維持を助け、修復を促進します。 . 中国以外で使用される軟骨足場は、主に I 型および III 型コラーゲンまたはヒアルロン酸で構成されており、天然の軟骨成分とは大きく異なります。 これらのタイプの足場では元の軟骨構造を再現することは困難であり、線維性軟骨が治療結果に影響を与える可能性があります。 (2) バイオミメティックスキャフォールドは、通常の関節軟骨と同様の三次元構造を持ち、配向性スキャフォールド構造です。 足場は、表面に対して垂直に配置された正常な軟骨細胞の方向を模倣し、細胞の柱状配置に寄与するパラタクチック柱状構造を提供します。 この構造は、正常な関節軟骨由来の II 型コラーゲンおよびプロテオグリカンと組み合わされて、正常な関節軟骨の構造に非常に近い足場構造をもたらします。 その結果、修復された軟骨は正常な構造と機能を持ちます。 (3) 配向足場は、優れた生体力学的特性を備えています。 その圧縮応力は、湿った状態および乾燥した状態で、配向されていない足場よりも優れています。 (4) 配向足場は生体適合性に優れています。 予備実験では、異種 (ブタ) および同種 (ウサギ) の無細胞軟骨の方向付けられた足場の免疫応答を調査しました。 配向性足場をウサギに移植した後、その免疫応答を細胞性免疫および体液性免疫の側面から観察した。 結果は、その免疫原性が低いことを示唆しました。 このように、無細胞軟骨の配向性足場が良好な生体適合性を有することが確認された。

有害事象

1. 実験中の有害反応が参加者を保護するために迅速に処理されることを保証するために、有害事象および重度の有害事象に対するセキュリティ標準操作手順が開発されます。

2. 定義 2.1 有害事象 軟骨移植や微小骨折手術後に医療上の有害事象が発生することがありますが、必ずしも治療と因果関係があるとは限りません。

   軟骨移植後の一般的な副作用には、発熱、関節痛、腫れ、滲出液などがあります。 マイクロフラクチャー手術後の一般的な副作用には、発熱、関節痛、関節腫脹、滲出液などがあります。

   2.2 有害事象の重症度 有害事象は、一般的な有害事象、重大な有害事象、重篤な有害事象の 3 つのレベルに分類されます。

   2.3 組織工学軟骨との関係 有害事象と組織工学軟骨との相関関係は、「確実に関連する」、「おそらく関連する」、「関連しない可能性がある」、「無関係」または「不明」に分類されます。

   2.4 重篤な有害事象 治験中に発生した、入院または長期入院を必要とする、身体障害を引き起こす、または働く能力に影響を与える、または死亡または生命を脅かす事象のリスクを伴うすべての事象が記録されます。

3. 有害事象の記録 実験中のすべての有害事象は、研究が終了するまで収集されます。

4. 記録と報告 有害事象の説明、発生時間、終了時間、重症度、頻度、治療記録など、すべての有害事象は医師によって記録されます。

   重大な有害事象が発生した場合、医師は必要な治療を行うだけでなく、24時間以内に地元の食品医薬品監督管理局と国家食品医薬品監督管理局に正直に報告し、倫理委員会に迅速に報告します. データ、治療、フォローアップの結果はレポートに記載されます。

5. 重篤でない有害事象および重篤な有害事象の追跡観察 患者が重篤でない有害事象に見舞われた場合、経過と転帰を綿密に監視します。 重篤な有害事象の経過は、追跡レポートまたは要約レポートに記録されます。 患者も監視され、観察は発作後 30 日間記録されます。

統計分析

1. 研究仮説 すべての仮説は、両側検定で評価されます。 P < 0.05 の値は、統計的に有意と見なされます。 ベースラインデータの比較可能性が評価されます。 両側統計分析は、α = 5% で実行されます。
2. 症例数 合計 100 人の患者がこの研究に参加し、各グループに 50 人の症例を含む 2 つのグループに分けられます。
3. 実験分析 実験データは、統計ソフトウェア SPSS 22.0 を使用して分析されます。 測定データは、平均 ± SD、中央値、最大値、最小値、および四分位数として表されます。カウントデータはパーセンテージ (%) で表示されます。 グループ間のカウント データは、カイ 2 乗検定またはフィッシャーの正確検定を使用して比較されます。 グループ間の測定データは、t検定を使用して比較されます。 グループ間のノンパラメトリック変数は、順位和検定を使用して比較されます。
4. 統計分析 統計分析は、研究に関与しないプロの統計学者によって行われます。 すべてのデータが入力およびレビューされ、統計分析レポートが作成されます。

管理

1. 関節軟骨の保存 軟骨組織は、8 mL の組織保存液を含む 50 mL の遠心管に保存および輸送され、無菌条件下で 4 °C のアイスパックの上にある試験管ラックに置かれます。 軟骨組織は、中国人民解放軍総合病院の整形外科研究所に 12 時間以内に移送されます。
2. 軟骨細胞の培養と保存 自家軟骨細胞は、国立食品医薬品局の基準と要件に厳密に従って培養および増幅されます。 すべての画像とデータが記録されます。 軟骨種細胞は液体窒素で凍結されます。
3. データの品質保証 (1) 研究者は症例報告書 (CRF) に正確に記入します。 (2) 検査官は、記録されたすべてのデータが正確かつ完全であること、およびそれらが元の記録と一致していることを定期的に検証し、データ管理者に速やかに転送します。 (3) データ管理者は、CRF テーブルをさらに調査し、フォームを研究者に返却します。 (4) 2 人のデータ担当者が重複データをコンピューターのデータベースに入力します。 (5) 2 つの別個のデータ セットは、コンピューター ソフトウェアによって比較され、CRF に従って修正されます。 (6) 品質管理: すべての症例データの 5% がランダムに選択され、手動でチェックされます。 データ エラーが 0.15% を超える場合、データベース内のすべてのデータが手動でチェックされます。