前十字靭帯再建術を受ける患者における間葉系幹細胞による生物学的増強 (BMAC)

序章

前十字靭帯 (ACL) の断裂は、若いアスリートの間で一般的かつ壊滅的な損傷であり、再損傷は、プレーへの復帰の成功と長期的な結果の両方に重大な脅威をもたらします。 ACL 再建中の移植片治癒 (ACLR) は、ゆっくりした生物学的プロセスであり、骨トンネル部位への移植片の組み込み、および関節内移植片のリモデリングが含まれます。 関節内移植片リモデリング プロセスは靭帯形成として知られており、ACLR の後に 3 つの段階で発生します。 初期治癒の第 1 段階は 0 から 3 か月の間に発生し、第 2 段階は 6 か月から 1 年の間に発生し、成熟の最終段階は 1 年後に発生し、移植片がネイティブ ACL に非常に似ているように見えます。 これらの時点を定義した研究では、ヒトの骨 - 膝蓋骨 - 腱 - 骨 (BTB) ACL 自家移植片をさまざまな術後の時点で生検し、血管新生、細胞の側面、およびコントロール ACL と比較した細胞外マトリックスの外観に関して経時的に発生する変化を説明しました。 . 壊死段階を示す動物モデルとは異なり、ヒトモデルの移植片は、壊死の焦点化された領域のみを持つハイパーセルラーマトリックスに変換される線維芽細胞に関連する初期の血管浸潤を受けます。 このプロセスは、術後 3 週間という早さで発生し、成熟したコラーゲンと代謝的に静止した細胞を持つネイティブの膝蓋腱に似た領域が減少するにつれて、時間の経過とともに増加します。 オステオインテグレーションが早期に発生するため、このプロセスは、骨 - 膝蓋骨腱 - 骨（BTB）移植片の移植治癒における制限要因です。

骨結合および靭帯形成のプロセスは、新しい移植片がさらされる新しい滑膜内環境および物理的な力に対する反応です。 これらの治癒と再構築のプロセスの間、移植片の障害負荷と剛性は、7 週間で最大 24% 減少し、その後、潜在能力が強化されます。 これは、ACLR の回復期間が長く、この期間中に再破裂するリスクに寄与します。 この治癒プロセスを加速および改善するための生物学的補助剤の進歩は、ACL損傷の管理に大きな影響を与えるでしょう.

最近、腱障害や関節炎などのさまざまな筋骨格系の状態を安全かつ効果的に治療するために、さまざまな成長因子の生物学的製剤が開発されました。 骨髄吸引濃縮液 (BMAC) は、損傷部位に濃縮されて適用される未分化間葉系幹細胞で構成されています。 以前の研究では、この治療法が細胞の多能性を提供し、治癒、再生、生体力学的強度、および骨トンネル拡大の減少に影響を与えることが実証されています 。 研究者は、間葉系幹細胞で強化された移植片が、ウサギモデルで手術後8週間という早い段階で有意に高い破壊荷重と剛性を持っていることを実証しており、高度な治癒の追加の利点を示唆しています. BMSC を使用すると、腱移植片の骨結合を強化する新しい方法を提供できます。 間葉系幹細胞の効果を研究する実験室での研究は数多くありますが、臨床現場への翻訳に関する証拠はありません。 Silvaらは、骨髄由来幹細胞（BMSC）を膝蓋腱移植片に注入して、移植片と骨のトンネルの統合の増加を調べる研究を実施しました。 彼らは、MRI画像でトンネル統合の有意差を発見しませんでしたが、靭帯形成プロセスへの影響について関節内部分を調べたり、臨床検査や患者が報告した転帰への影響を調べたりしませんでした.

定量的 MRI は、組織の特性を調査し、組織の生化学的組成を評価するための非侵襲的な方法です。 T2* シーケンスは、組織移植片の体積、含水量、繊維の配置、および組織密度に関する情報を提供します。 グレースケール値の中央値 (組織の品質を決定するための尺度) は、豚モデルの移植片の最大破壊荷重、降伏荷重、および線形剛性にも関連付けることができます。 ACL グラフトの MRI 信号の増加は時間依存であることがわかっており、特に脛骨トンネル近くの遠位関節内部分で、3 か月までに十分に確立されます。 これらの変化が移植片の失敗を予測することはこれまで示されていませんでしたが、研究者は最近、ACL 移植片の正規化された T2* 信号強度値が、靭帯形成およびトンネル治癒に関連する膝の不安定性と有意な相関関係にあることも確認しました。

最近の研究では、多血小板血漿ゲル (PRPG) を塗布した後の関節内移植片の成熟を、術後 3 ～ 12 か月から 1 か月間隔で MRI で調べました。 関節内セグメントは、完全に均一なものから非常に不均一なものまでの範囲の 0 ～ 3 のスケールで、近位、中間、および遠位のセグメントに分割されました。 完全に均質な骨 - 膝蓋骨腱 - 骨 (BTB) 移植片を得るまでの平均時間は、PRPG グループで 109 日、対照グループで 363 日でした。

定量的磁気共鳴 (MR) イメージングと T2 * マッピングを使用して、ACL 再建時の BMAC 治療が移植片の成熟と治癒プロセスを加速できるかどうかを調査することを提案します。 骨 - 膝蓋骨 - 腱 - 骨同種移植片によるACL再建を受けている患者のランダム化比較試験を実施し、外科的再建後3か月および9か月で移植片のT2 *強調MRI変化を評価します。 さらに、BMAC 治療が ACL 再建に臨床的に有意な効果を与えるかどうかを評価するために、このコホートから患者報告のアウトカム指標を取得します。

研究の根拠

この研究では、移植片の治癒と統合を検出するために磁気共鳴画像法によって測定される、BMSC による ACL 再建の生物学的増強の有効性を評価します。 副次評価項目には、検証済みの患者報告アウトカム測定値と、客観的な検査所見を使用した機能アウトカムが含まれます。

仮説

この研究の仮説は、対照群と比較して、ACL再建中のBMACの投与後のT2 * MRIでの信号強度の減少と不均一性によって測定されるように、3か月と9か月で移植片の治癒と統合が改善されるというものです。 さらに、対照群と比較して、同種移植片に BMAC 治療を受けた患者では、患者から報告された転帰と身体検査所見が早期に大幅に改善されます。

研究計画

この研究は、全層前十字靭帯（ACL）断裂の関節鏡視下再建術を受ける患者の前向きランダム化試験です。 同意に署名し、全層ACL再建を受けるすべての患者が研究に登録されます。 登録は、32 人の患者 (各グループに 16 人) が登録されるまで続けられます。 フォローアップは、6 週間、3 か月、6 か月、9 か月、12 か月、および 24 か月に行われます。