Autoloog cel-afgeleid weefsel gemanipuleerd kraakbeen voor het herstellen van gewrichtskraakbeenlaesies

Gewond gewrichtskraakbeen heeft een beperkt vermogen tot zelfherstel. Zonder tijdige, vroege en effectieve behandeling wordt de schade aan het gewrichtskraakbeen steeds erger, wat resulteert in gewrichtszwelling, pijn en disfunctie. De patiënt ontwikkelt uiteindelijk artrose en zal een kunstmatige gewrichtsvervanging moeten ondergaan. Klinische therapie voor kraakbeenschade omvat microfractuurchirurgie en autologe osteochondrale transplantatie. De microfractuurtechniek is echter beperkt tot kleinschalige schade en autologe osteochondrale transplantatie wordt gehinderd door een beperkt aanbod. Met vooruitgang in de materiaalwetenschap, celbiologie, biomechanica en bioreactortechnologie, biedt de nieuwe generatie biomimetische, weefselgemanipuleerde osteochondrale composieten een groot potentieel voor het herstel van kraakbeenschade.

Momenteel worden bij kraakbeenweefselmanipulatie zaadcellen afgeleid van autologe of allogene chondrocyten, mesenchymale stamcellen, embryonale stamcellen of pluripotente stamcellen. Toenemend bewijs geeft aan dat mesenchymale stamcellen uit het beenmerg kunnen worden aangezet om te differentiëren tot chondrocyten, en deze cellen zijn met succes gebruikt bij de behandeling van grote botdefecten, kraakbeenlaesies en ruggenmergletsel. De kwaliteit en kwantiteit van mesenchymale botstamcellen neemt geleidelijk af met de leeftijd, vooral bij patiënten met degeneratieve ziekten. Stamcellen van vetweefsel en mesenchymale stamcellen uit de navelstreng zijn er in overvloed en hebben vergelijkbare kenmerken als mesenchymale stamcellen in het bot, en beide celtypen kunnen worden geïnduceerd om te differentiëren tot chondrocyten. Vetstamcellen en mesenchymale stamcellen uit de navelstreng zijn gebruikt om kraakbeendefecten te herstellen, maar de bevindingen zijn nog voorlopig en deze cellen kunnen niet in grote hoeveelheden worden geoogst of gekweekt. Bovendien wordt het gebruik van embryonale stamcellen bemoeilijkt door ethische overwegingen. Bijgevolg zijn autologe chondrocyten optimale zaadcellen voor kraakbeenweefselmanipulatie.

De transplantatie van autologe chondrocyten in combinatie met weefselgemanipuleerde kraakbeensteigers om kraakbeenschade te herstellen, vereist dat onderzoekers zich concentreren op twee belangrijke kwesties, namelijk (i) de in vitro amplificatie van chondrocyten en (ii) de bereiding van biocompatibele chondrocytensteigers. De voorbereiding van chondrocytensteigers vereist geavanceerde techniek, en momenteel heeft alleen het Instituut voor Orthopedie van het Chinese PLA General Hospital de capaciteit om acellulair kraakbeen te produceren; er is geen andere bron van weefselgemanipuleerde kraakbeensteigers in China.

Een gepatenteerde allogene acellulaire kraakbeen-georiënteerde steiger werd met succes gecreëerd door de Cartilage Tissue Engineering Research Group, Institute of Orthopaedics, Chinese PLA General Hospital (met intellectuele eigendomsrechten). De innovatieve steiger simuleert de samenstelling en ruimtelijke structurele kenmerken van normaal kraakbeen. De bereidingsmethoden zijn als volgt: gewrichtskraakbeen wordt verpulverd om natuurlijke kraakbeen-extracellulaire matrix te verkrijgen, die qua biochemische samenstelling identiek is aan de extracellulaire matrix van natuurlijk gewrichtskraakbeen. Vervolgens wordt een poreuze sponsachtige steiger geprepareerd met behulp van de vriesdroogtechniek. In-vitro-experimenten en experimenten met herstel van gewrichtskraakbeenletsel bij grote dieren hebben goede resultaten opgeleverd. Met behulp van dit materiaal heeft onze onderzoeksgroep biomimetische kraakbeenweefsel-gemanipuleerde scaffolds gemaakt, die de structurele kenmerken van de natuurlijke extracellulaire matrix van gewrichtskraakbeen nabootsen. Deze allogene acellulaire kraakbeensteiger heeft de volgende kenmerken: (1) het is afgeleid van allogeen kraakbeen en de extracellulaire matrix blijft intact na allografting, waardoor de talrijke componenten van normaal kraakbeen, met name type II collageen en proteoglycanen, behouden blijven, resulterend in verbeterd herstel . Kraakbeensteigers die buiten China worden gebruikt, zijn voornamelijk samengesteld uit type I en III collageen of hyaluronzuur en verschillen sterk van natuurlijke kraakbeencomponenten. De oorspronkelijke kraakbeenstructuur is moeilijk te reproduceren met dit soort steigers, en fibreus kraakbeen kan het resultaat van de behandeling beïnvloeden. (2) De biomimetische steiger heeft een vergelijkbare driedimensionale structuur als die van normaal gewrichtskraakbeen, de georiënteerde steigerstructuur. Het schavot imiteert de oriëntatie van normale kraakbeencellen, die loodrecht op het oppervlak zijn gerangschikt, en biedt een paratactische kolomvormige structuur die bijdraagt ​​aan de kolomvormige opstelling van cellen. Deze structuur in combinatie met type II collageen en proteoglycanen afgeleid van normaal gewrichtskraakbeen resulteert in een steigerstructuur die extreem dicht bij die van normaal gewrichtskraakbeen ligt. Bijgevolg zal het gerepareerde kraakbeen een normale structuur en functie hebben. (3) De georiënteerde steiger heeft een goede biomechanische eigenschap. De drukspanning is beter dan de niet-georiënteerde steiger in natte en droge omstandigheden. (4) De georiënteerde steiger heeft een goede biocompatibiliteit. Voorlopige experimenten hebben de immuunresponsen van het georiënteerde skelet van heterogeen (varkens) en soortgenoten (konijnen) acellulair kraakbeen onderzocht. Nadat de georiënteerde scaffold in het konijn was geïmplanteerd, werden de immuunresponsen ervan waargenomen vanuit de aspecten van cellulaire immuniteit en humorale immuniteit. De resultaten suggereerden dat de immunogeniciteit ervan laag was. Aldus wordt geverifieerd dat de georiënteerde steiger van acellulair kraakbeen een goede biocompatibiliteit heeft.

Bijwerkingen

1. Beveiliging Standaardwerkprocedures voor bijwerkingen en ernstige bijwerkingen zullen worden ontwikkeld om ervoor te zorgen dat eventuele bijwerkingen tijdens het experiment snel worden behandeld om de deelnemers te beschermen.

2. Definities 2.1 Bijwerkingen Na kraakbeentransplantatie of microfractuurchirurgie kunnen ongewenste medische voorvallen optreden, maar deze hebben niet noodzakelijkerwijs een causaal verband met de behandeling.

   Vaak voorkomende bijwerkingen na kraakbeentransplantatie zijn koorts, gewrichtspijn, zwelling en effusie. Vaak voorkomende bijwerkingen na microfractuurchirurgie zijn koorts, gewrichtspijn, gewrichtszwelling en effusie.

   2.2 De ernst van bijwerkingen Bijwerkingen worden ingedeeld in drie niveaus: algemene bijwerkingen, vitale bijwerkingen en ernstige bijwerkingen.

   2.3 Relatie met weefselmanipulatiekraakbeen De correlatie tussen bijwerkingen en weefselmanipulatiekraakbeen zal worden onderverdeeld in "absoluut gerelateerd", "waarschijnlijk gerelateerd", "mogelijk niet gerelateerd", "irrelevant" of "onbepaald".

   2.4 Ernstige ongewenste voorvallen Alle gebeurtenissen die zich tijdens het onderzoek voordoen en waarvoor ziekenhuisopname of langdurige ziekenhuisopname nodig is, of die leiden tot invaliditeit, of die het vermogen om te werken aantasten, of met een risico op overlijden of levensbedreigende gebeurtenissen, worden geregistreerd.

3. Registratie van bijwerkingen Alle bijwerkingen tijdens het experiment worden verzameld tot het einde van het onderzoek.

4. Registratie en rapportage Alle ongewenste voorvallen worden door artsen geregistreerd, inclusief beschrijving van bijwerkingen, tijd van optreden, eindtijd, ernst, frequentie en behandelingsdossier.

   Zodra zich een ernstige bijwerking voordoet, zullen artsen niet alleen de noodzakelijke behandeling geven, maar ook binnen 24 uur waarheidsgetrouw rapporteren aan het lokale Food and Drug Administration Bureau en het National Food and Drug Administration Bureau, evenals onmiddellijk rapporteren aan de ethische commissie. In het rapport worden de gegevens, behandel- en vervolgresultaten vermeld.

5. Follow-up observatie van niet-ernstige en ernstige bijwerkingen Als een patiënt een niet-ernstige bijwerking krijgt, zullen het beloop en de uitkomst nauwlettend worden gevolgd. Het beloop van ernstige bijwerkingen wordt vastgelegd in vervolgrapporten of samenvattende rapporten. Patiënten zullen ook worden gecontroleerd en observaties zullen worden geregistreerd gedurende een periode van 30 dagen na een aanval.

Statistische analyse

1. Bestudeer hypothesen Alle hypothesen worden geëvalueerd met tweezijdige toetsen. Een waarde van P < 0,05 wordt als statistisch significant beschouwd. De vergelijkbaarheid van basislijngegevens zal worden beoordeeld. Tweezijdige statistische analyse zal worden uitgevoerd met α = 5%.
2. Aantal gevallen Bij dit onderzoek zullen in totaal 100 patiënten worden betrokken, die in twee groepen worden verdeeld, met in elke groep 50 gevallen.
3. Experimentele analyse Experimentele gegevens zullen worden geanalyseerd met behulp van statistische software, SPSS 22.0. Meetgegevens worden uitgedrukt als het gemiddelde ± SD, mediaan, maximum, minimum en kwartielen; telgegevens worden gepresenteerd als een percentage (%). Telgegevens tussen groepen worden vergeleken met behulp van chi-kwadraattest of Fisher exact-test. Meetgegevens tussen groepen worden vergeleken met behulp van t-test. Niet-parametrische variabelen tussen groepen worden vergeleken met behulp van een rangsomtest.
4. Statistische analyse Statistische analyse zal worden uitgevoerd door professionele statistici die niet betrokken zullen zijn bij het onderzoek. Alle gegevens worden ingevoerd en beoordeeld en er wordt een statistisch analyserapport opgesteld.

Administratie

1. Conservering van gewrichtskraakbeen Kraakbeenweefsel wordt geconserveerd en getransporteerd in een 50 ml centrifugebuis met 8 ml weefselconserveringsoplossing, geplaatst op een reageerbuisrek bovenop een ijskompres, bij 4 °C onder steriele omstandigheden. Kraakbeenweefsel wordt binnen 12 uur overgebracht naar het Institute of Orthopedics in het Chinese PLA General Hospital.
2. Kweken en bewaren van chondrocyten Autologe chondrocyten zullen worden gekweekt en geamplificeerd in strikte overeenstemming met de normen en vereisten van de National Institutes for Food and Drug Control. Alle beelden en gegevens worden vastgelegd. Kraakbeenzaadcellen worden ingevroren in vloeibare stikstof.
3. Gegevenskwaliteitsborging (1) Onderzoekers vullen een case report form (CRF) nauwkeurig in. (2) Inspecteurs zullen regelmatig controleren of alle geregistreerde gegevens correct en volledig zijn en dat ze consistent zijn met de originele records, en zullen snel worden overgedragen aan de gegevensbeheerder. (3) De gegevensbeheerder onderzoekt de CRF-tabellen verder en stuurt het formulier terug naar de onderzoekers. (4) Twee gegevensadministrateurs voeren dubbele gegevens in een computerdatabase in. (5) De twee afzonderlijke gegevenssets worden vergeleken door computersoftware en aangepast volgens de CRF. (6) Kwaliteitscontrole: 5% van alle casusgegevens wordt willekeurig geselecteerd voor handmatige controle. Als de gegevensfout groter is dan 0,15%, worden alle gegevens in de database handmatig gecontroleerd.