전방십자인대 재건술 환자의 중간엽 줄기세포를 이용한 생물학적 증강 (BMAC)

소개

전방십자인대(ACL) 파열은 젊은 운동선수들 사이에서 흔하고 치명적인 부상이며, 재부상은 성공적인 경기 복귀와 장기적인 결과 모두에 심각한 위협이 됩니다. ACL 재건 중 이식편 치유(ACLR)는 관절 내 이식편 리모델링뿐만 아니라 뼈 터널 부위에 이식편 통합을 포함하는 느린 생물학적 과정입니다. 관절 내 이식편 리모델링 과정은 인대화로 알려져 있으며 ACLR 후 세 단계로 발생합니다. 초기 치유의 첫 번째 단계는 0~3개월 사이에 발생하고, 두 번째 단계는 6개월~1년 사이에 발생하며, 성숙의 마지막 단계는 이식편이 자연 ACL과 매우 유사하게 나타나는 1년 후에 발생합니다. 이러한 시점을 정의한 연구는 인간 뼈-슬개골 힘줄-뼈(BTB) ACL 자가 이식편을 수술 후 다른 시점에서 생검하고 대조군 ACL과 비교하여 혈관 형성, 세포 측면 및 세포외 매트릭스의 모양과 관련하여 시간이 지남에 따라 발생하는 변화를 설명했습니다. . 괴사 단계를 표시하는 동물 모델과 달리 인간 모델의 이식편은 초기 혈관 침범을 겪습니다. 섬유아세포는 괴사 영역에만 집중된 과세포 매트릭스로 전환됩니다. 이 과정은 빠르면 수술 후 3주에 발생하며 시간이 지남에 따라 성숙한 콜라겐과 대사 정지 세포가 있는 네이티브 슬개건과 유사한 영역이 감소함에 따라 증가합니다. 이 과정은 뼈-슬개골 힘줄-뼈(BTB) 이식편에 대한 이식편 치유의 제한 요인으로, 골융합이 더 일찍 일어나기 때문입니다.

골융합 및 인대화 과정은 새로운 이식편이 노출되는 새로운 활막내 환경 및 물리적 힘에 대한 반응입니다. 이러한 치유 및 재구성 과정에서 이식편의 실패 하중과 강성은 7주에 최대 24% 감소한 후 잠재력을 강화합니다. 이것은 ACLR의 긴 회복 기간과 이 기간 동안 재파열의 위험에 기여합니다. 이 치유 과정을 가속화하고 개선하기 위한 생물학적 보조제의 발전은 ACL 부상 관리에 상당한 영향을 미칠 것입니다.

최근에는 건병증 및 관절염을 포함한 다양한 근골격계 질환을 안전하고 효과적으로 치료하기 위해 다양한 성장 인자의 생물학적 제제가 개발되었습니다. 골수 흡인 농축액(BMAC)은 농축되어 손상 부위에 적용되는 미분화 중간엽 줄기 세포로 구성됩니다. 이전 연구에서는 이 치료가 치유, 재생, 생체역학적 강도 및 뼈 터널 확장 감소에 영향을 미치는 세포의 만능 잠재력을 제공하는 것으로 입증되었습니다. 연구자들은 토끼 모델에서 중간엽 줄기 세포 강화 이식편이 빠르면 수술 후 8주에 훨씬 더 높은 실패 하중과 강성을 나타내어 고급 치유의 추가 이점을 시사한다는 것을 입증했습니다. BMSC를 사용하면 힘줄 이식 골유착을 향상시키는 새로운 방법을 제공할 수 있습니다. 중간 엽 줄기 세포의 효과를 연구하는 수많은 실험실 연구가 있었지만 임상 환경으로의 번역에 대한 증거는 부족합니다. Silva 등은 골수 유래 줄기 세포(BMSC)를 슬개건 이식편에 주입하여 이식편-골 터널 통합 증가를 조사하는 연구를 수행했습니다. 그들은 MRI 영상에서 터널 통합의 유의미한 차이를 발견하지 못했지만 인대화 과정에 대한 영향에 대한 관절 내 부분을 검사하지 않았으며 임상 검사 및 환자 보고 결과에 대한 영향을 검사하지 않았습니다.

정량적 MRI는 조직 특성을 조사하고 조직의 생화학적 구성을 평가하는 비침습적 방법입니다. T2* 시퀀스는 조직 이식 부피, 수분 함량, 섬유 정렬 및 조직 밀도에 관한 정보를 제공합니다. 중간 그레이스케일 값(조직 품질을 결정하기 위한 측정)은 또한 돼지 모델에서 이식편의 최대 실패 하중, 항복 하중 및 선형 강성과 상관관계가 있을 수 있습니다. ACL 이식편에서 MRI 신호의 증가는 시간에 따라 달라지며 특히 경골 터널 근처의 원위 관절 내 부분에서 3개월이 지나면 잘 확립됩니다. 이전에는 이러한 변화가 이식 실패를 예측하는 것으로 나타나지 않았지만 조사관은 최근 ACL 이식편의 정규화된 T2* 신호 강도 값이 인대화 및 터널 치유와 관련된 무릎 불안정성과 상당한 상관관계가 있음을 확인했습니다.

최근 연구에서는 수술 후 3-12개월에서 월 간격으로 MRI를 사용하여 혈소판 풍부 혈장 겔(PRPG) 적용 후 관절 내 이식편 성숙을 조사했습니다. 관절 내 분절은 완전히 동질적인 것부터 심한 이질적인 것까지 범위 0-3의 척도로 근위, 중간 및 원위 분절로 구분되었습니다. 완전히 균질한 뼈-슬개건-뼈(BTB) 이식편을 얻는 평균 시간은 PRPG 그룹의 경우 109일, 대조군 8의 경우 363일이었습니다.

우리는 ACL 재건 시 BMAC 치료가 이식 성숙 및 치유 과정을 가속화할 수 있는지 조사하기 위해 T2* 매핑과 함께 정량적 자기 공명(MR) 영상을 사용할 것을 제안합니다. 우리는 외과적 재건 후 3개월 및 9개월에 이식편의 T2* 가중 MRI 변화를 평가하는 골-슬개건-골 동종이식으로 ACL 재건을 진행하는 환자의 무작위 대조 시험을 수행할 것입니다. 또한, BMAC 치료가 ACL 재건에 임상적으로 유의미한 영향을 미치는지 평가하기 위해 이 코호트로부터 환자가 보고한 결과 측정값을 얻을 것입니다.

연구 근거

이 연구는 이식편 치유 및 통합을 감지하기 위해 자기 공명 영상으로 측정된 BMSC로 ACL 재건의 생물학적 증강의 효능을 평가할 것입니다. 2차 종점에는 객관적인 검사 결과를 사용한 기능적 결과뿐만 아니라 검증된 환자 보고 결과 측정이 포함됩니다.

가설

이 연구의 가설은 대조군과 비교하여 ACL 재건 동안 BMAC 투여 후 T2* MRI에서 감소된 신호 강도 및 이질성으로 측정된 바와 같이 3개월 및 9개월에 개선된 이식편 치유 및 통합이 있을 것이라는 것입니다. 또한 환자 보고 결과 및 신체 검사 소견은 대조군에 비해 동종이식편에 BMAC 치료를 받은 사람들에서 더 이른 시기에 크게 개선될 것입니다.

공부 계획

이 연구는 전층 전방 십자 인대(ACL) 파열의 관절경적 재건술을 받는 환자의 전향적 무작위 시험이 될 것입니다. 동의서에 서명하고 전층 ACL 재건술을 받는 모든 환자가 연구에 등록됩니다. 등록은 각 그룹에서 16명씩 32명의 환자가 등록될 때까지 계속됩니다. 추적 관찰은 6주, 3개월, 6개월, 9개월, 12개월 및 24개월에 이루어집니다.