Verrijkte autologe vettransplantatie voor de behandeling van pijn op amputatieplaatsen (AMP-5)

Traumatische amputaties komen veel voor en stellen onze gewonde krijgers voor veel uitdagingen. Een recente publicatie meldde dat tijdens de huidige conflicten meer dan 950 militairen amputaties hebben ondergaan die verband houden met gevechten, waarvan 15% meer dan 12 weken na de eerste verwonding plaatsvond (1). Bijgewerkte statistieken schatten dit aantal geamputeerden op meer dan 1050 (persoonlijke communicatie, COL Paul Pasquina, hoofd van de geïntegreerde afdeling orthopedie en revalidatie, Walter Reed National Military Medical Center-WRNMMC). Het vermogen van een gewonde krijger om optimaal te functioneren na een amputatie hangt meestal af van zijn of haar vermogen om met succes een prothese aan te passen en aan te passen. Eenmaal uit de acute fase lijden veel patiënten met amputaties aan pijn bij het dragen van een prothese, hetzij door een dunne bedekking van zacht weefsel over botstructuren of door perifere zenuwen die niet goed zijn opgevuld met zacht weefsel. Extrinsieke pijn in de stomp is meestal mechanisch van oorsprong en houdt verband met de prothesekoker of andere prothetische componenten. Het is vaak het resultaat van een discrepantie tussen de weefseltolerantie van het restledemaat en de prothetische belasting op de zachte weefsels. Deze gevoeligheid wordt vaak geaccentueerd door oppervlakkige zenuwstammen of neuromen bij doorgesneden zenuwen die worden blootgesteld aan overmatige externe mechanische belasting (2). Slechte contactdoosinterface, secundaire huidafbraak en/of pijn kunnen de functie ernstig beperken.

Dit vormt een zeer moeilijk klinisch probleem en historisch gezien zou de klinische procedure, indien mogelijk, zijn om de amputatieplaats chirurgisch te herzien met bijbehorende verkorting van het bot, lange littekens en langdurige genezing. Als een amputatie onder de knie moet worden omgezet naar een amputatie boven de knie, dan zijn er ernstige functionele implicaties. Voor lokale weefsels op de amputatieplaats die van slechte kwaliteit zijn (bijv. littekens of bedekt met een huidtransplantaat), kan een spierflap op afstand nodig zijn (3,4). Deze flappen moeten mogelijk worden overgebracht naar de amputatieplaats met behulp van microvasculaire anastomose van de bloedvaten. De procedure is zeer invasief en kan de morbiditeit van verminderde functie, misvorming en het risico op wondgenezingsproblemen op de spierdonorplaats toevoegen. Het faalpercentage bij flappen van de onderste ledematen kan oplopen tot 18,5% (5, 6). Bij deze gewichtdragende flappen is de kans op ulceratie van de flap hoger, zowel huid- als spiervrije flappen hebben vaak secundaire debulking-procedures nodig om de functie te verbeteren, en pijnlijke neuromen zijn niet ongebruikelijk (6,7).

Een klinische oplossing die de minimaal invasieve generatie van nieuwe zachte weefselvulling op een amputatieplaats mogelijk maakt zonder de noodzaak van verdere verkorting van ledematen, langdurige littekens, een langdurig herstel en significante morbiditeit op de donorplaats, zou het potentieel hebben om onze gewonde strijders aanzienlijk te helpen en klinische praktijk veranderen.

Autologe vettransplantatie als mogelijke oplossing. Het transplanteren van autoloog vetweefsel is een minimaal invasieve chirurgische techniek die begint met het wegnemen van vetweefsel uit de buik of dijen met behulp van liposuctie via incisies van minder dan 5 mm lang. Het lipoaspiraat wordt vervolgens verwerkt om de vetfractie te concentreren en opnieuw geïnjecteerd in de donorplaats. Deze chirurgische procedure omvat de onmiddellijke transplantatie van het eigen weefsel van een patiënt in een enkele operatieve procedure. Het heeft de voordelen van:

• Minimale toegangsincisies
• Mogelijkheid om aanzienlijke hoeveelheden weefsel over te brengen (honderden gram weefsel)
• Kan worden gebruikt bij het instellen van eerdere chirurgische procedures en de aanwezigheid van hardware
• Meestal uitgevoerd als poliklinische procedure
• Minimale morbiditeit op de donorplaats op de plaats van het oogsten van het transplantaat
• Laag risico in vergelijking met meer invasieve chirurgische ingrepen
• Kan indien nodig meerdere keren worden herhaald, zelfs met dezelfde donorsites

De overdracht van autologe weefsels is geen nieuw concept, maar gewoon een andere methode, zoals we hebben gezien bij veel soorten flappen waarbij verschillende combinaties van spieren, vet en huid worden gebruikt. Weefselflappen komen uit veel verschillende locaties en worden op veel verschillende manieren gebruikt om de gewenste resultaten te bereiken. Flaps hebben hun eigen bloedtoevoer, ze zijn veerkrachtiger dan huidtransplantaten en produceren meestal veel betere resultaten vanuit cosmetisch oogpunt omdat ze een betere match kunnen bieden met de huidskleur en textuur. Huidflappen zijn ook een betere keuze wanneer weefsel "bulk" nodig is om contourdefecten op te vullen. Het voor de hand liggende voordeel is het gebruik van autoloog weefsel versus xenotransplantaten en allotransplantaten; elk met bekende risico's van afstoting en bijwerkingen.

De literatuur heeft ondubbelzinnig aangetoond dat klinische vettransplantatie in de billen (een vergelijkbaar gewichtdragend anatomisch gebied) veilig en effectief kan worden uitgevoerd met retentiepercentages van ongeveer 75% tot 2 jaar en daarna (23-25). Bij een zoekopdracht in de OVID-database naar artikelen over vettransplantaties, wordt in meer dan 9000 artikelen verwezen naar het gebruik van vettransplantaten in een brede arena van klinische situaties. Specifiek voor deze toepassing waren meer dan 100 referenties relevant voor dit voorstel en worden hieronder weergegeven.(26-132)

De onderzoekers stellen een klinische proef voor om de werkzaamheid te beoordelen van minimaal invasieve autologe vetoverdracht voor het aanpakken van pijn en een slechte pasvorm van de prothese op amputatieplaatsen. Deze chirurgische procedure omvat de onmiddellijke transplantatie van het eigen weefsel van een patiënt en vereist geen toezicht van de FDA. Belangrijk is dat we onze kennis en expertise van het werken met stromale vetcellen zullen gebruiken om een ​​regeneratieve medicijnceltherapie-aanpassing van de vettransplantatieprocedure te vergelijken met meer traditionele vettransplantaatpreparaten.

Het grootste probleem in verband met vettransplantatie is de onvoorspelbare snelheid van resorptie van vettransplantaten. Dit houdt waarschijnlijk verband met het vermogen van het regenererende vetweefsel om snel een nieuwe bloedtoevoer te ontwikkelen. In deze studie zullen we een regeneratieve geneeskunde-benadering testen van het verrijken van het vettransplantaat met autologe vetstamcellen (stromale celverrijkte vettransplantatie). Dit kan dienen om de retentie van het transplantaat in de loop van de tijd te verbeteren en mogelijk de functionele resultaten te verbeteren.

Een gemodificeerde voorbereiding van het vettransplantaat omvat het concentreren van de endogene stromale cellen in het transplantaatmateriaal in een poging om de retentie van het transplantaat in de loop van de tijd te vergroten. Het opgezogen vetmateriaal dat wordt gebruikt voor vettransplantatie bestaat uit volwassen adipocyten, een kleine hoeveelheid vezelig weefsel en onvolgroeide stromale vetcellen (ASC's). Deze stromale vetcellen zijn een gemengde populatie van niet met lipiden beladen cellen die dienen om volwassen adipocyten en vasculaire elementen om te zetten. "Preadipocyten", evenals endotheliale voorlopercellen en voorlopercellen van meerdere lijnen worden gevonden. Merk op dat van ASC's is aangetoond dat ze angiogenese stimuleren wanneer ze onder hypoxische omstandigheden worden gestrest en dat deze cellen een belangrijke rol kunnen spelen bij genezing en volumebehoud van vettransplantaten. Yoshimura, enz. al. (133) ontdekte dat vet dat werd opgezogen met een liposuctiecanule (d.w.z. de methode van vetoogst voor vettransplantatie) een tekort aan ASC's heeft in vergelijking met vol vet. Dit komt door het feit dat een groot deel van de ASC's zich rond grotere bloedvaten bevindt die na liposuctie met een stompe canule intact zijn gelaten in de donorplaats. Het relatieve gebrek aan ASC's in lipoaspiraat kan problemen met de reabsorptie van vettransplantaten in de loop van de tijd verklaren. Het verrijken van lipoaspiraat met ASC's zou de angiogenese en daarmee de retentie van vettransplantaten moeten verhogen. Deze celtherapiebenadering maakt gebruik van het aangeboren vermogen van ASC's om zowel angiogene factoren uit te scheiden als ook te differentiëren tot volwassen adipocyten. De verbeterde ingroei van bloedvaten kan resulteren in een betere retentie van het transplantaatvolume en superieure reconstructieve resultaten.

Onze groep aan de Universiteit van Pittsburgh heeft klinisch bruikbare en schaalbare GMP-methoden ontwikkeld voor ASC-extractie in het kader van een door de NIH gefinancierd programma, geleid door Dr. Rubin (mededirecteur van het Adipose Stem Cell Center) in samenwerking met Dr. Albert Donnenberg, directeur van de klinische laboratoria voor celverwerking. We starten momenteel een volledig gefinancierd project met de Armed Forces of Regenerative Medicine (AFIRM). We gebruiken onze extractietechnieken om ASC-verrijkte vettransplantatie uit te voeren voor reconstructie van gezichtstrauma's en dit heeft IRB-goedkeuring gekregen in onze instelling. Dit proces wordt gereguleerd volgens de richtlijnen voor menselijke cellen, weefsels en producten op basis van cellen en weefsels (HCT/P) onder sectie 361 van de CFR (21CFR1271.10). HCT/P-therapieën zijn vrijgesteld van de vereiste voor het indienen van een Investigational New Drug (IND)-aanvraag.

Voor dit projectvoorstel hebben we het team uitgebreid met expertise op het gebied van reconstructieve vettransplantatie, reconstructie van de onderste ledematen, fysische geneeskunde en revalidatie, prothetisch ontwerp, voedingsondersteuning en evaluatie van psychosociale uitkomsten. Gezien het aanvankelijke succes met autologe vettransplantatie voor gezichtsreconstructie na trauma (analyse loopt), zelfs zonder verrijking van het transplantaat met stromale vetcellen, denken we dat deze therapie effectief kan worden toegepast voor de behandeling van ledemaatpijn. Deze procedure kan poliklinisch worden uitgevoerd zonder noemenswaardige insnijdingen in de ledemaat, alleen met kleine openingen van minder dan 5 mm. Opgemerkt wordt dat dit een volledig nieuwe, experimentele toepassing is van een conventionele behandeling.