Beriket autolog fetttransplantasjon for behandling av smerter på amputasjonssteder (AMP-5)

Traumatiske amputasjoner er utbredt og utgjør mange utfordringer for våre sårede krigere. En fersk publikasjon rapporterte at under de nåværende konfliktene har over 950 militært personell pådratt seg kamprelaterte amputasjoner, med 15 % av dem mer enn 12 uker etter første skade (1). Oppdatert statistikk plasserer dette antallet amputerte til over 1050 (personlig kommunikasjon, COL Paul Pasquina, sjef for integrert avdeling for ortopedi og rehabilitering, Walter Reed National Military Medical Center-WRNMMC). Evnen til en såret kriger til å oppnå optimal funksjon etter en amputasjon avhenger oftest av hans eller hennes evne til å passe og tilpasse seg en protese. Når de er ute av den akutte fasen, lider mange pasienter med amputasjoner av smerter når de bruker protese, enten fra tynt bløtvevsdekke over benstrukturer eller perifere nerver som ikke er godt polstret med bløtvev. Ytre gjenværende lemsmerter er vanligvis av mekanisk opprinnelse relatert til protesehylsen eller andre protetiske komponenter. Det er ofte et resultat av et misforhold mellom gjenværende lemmervevstoleranse og den protetiske belastningen på bløtvevet. Denne sensitiviteten fremheves ofte av overfladiske nervestammer eller neuromer ved avkuttede nerver som utsettes for overdreven ekstern mekanisk belastning (2). Dårlig kontaktgrensesnitt, sekundær hudsammenbrudd og/eller smerte kan begrense funksjonen alvorlig.

Dette utgjør et svært vanskelig klinisk problem, og historisk, når det er mulig, vil den kliniske prosedyren være å involvere kirurgisk revisjon av amputasjonsstedet med tilhørende forkorting av beinet, lange arr og forlenget tilheling. Hvis en amputasjon under kneet må konverteres til et over knenivå, er det alvorlige funksjonelle implikasjoner. For lokalt vev på amputasjonsstedet som er av dårlig kvalitet (f.eks. arr eller dekket med hudtransplantat), kan det være nødvendig med en fjern muskelklaff (3,4). Disse klaffene kan kreve overføring til amputasjonsstedet ved hjelp av mikrovaskulær anastomose av blodårene. Prosedyren er svært invasiv og kan legge til sykelighet av nedsatt funksjon, deformitet og risiko for sårhelingsproblemer på muskeldonorstedet. Svikprosenten i underekstremitetsklaffer kan være så høye som 18,5 % (5, 6). Flikulcerasjonsrater har en tendens til å være høyere i disse vektbærende klaffene, både hud- og muskelfrie klaffer trenger ofte sekundære debulkingsprosedyrer for å forbedre funksjonen, og smertefulle neuromer er ikke uvanlige (6,7).

En klinisk løsning som muliggjør minimalt invasiv generering av ny bløtvevspolstring på et amputasjonssted uten behov for ytterligere lemforkortelse, lange arr, forlenget restitusjon og betydelig sykelighet på donorstedet, vil ha potensial til å hjelpe våre sårede krigere betydelig og endre klinisk praksis.

Autolog fettpoding som en potensiell løsning. Poding av autologt fettvev er en minimalt invasiv kirurgisk teknikk som starter med innhøsting av fettvev fra magen eller lårene ved hjelp av fettsuging gjennom snitt som er mindre enn 5 mm lange. Lipoaspiratet blir deretter behandlet for å konsentrere fettfraksjonen og injiseres på nytt på donorstedet. Denne kirurgiske prosedyren innebærer umiddelbar transplantasjon av en pasients eget vev i en enkelt operasjon. Det har fordelene med:

• Minimale tilgangssnitt
• Evne til å overføre betydelige mengder vev (hundrevis av gram vev)
• Kan brukes i innstilling av tidligere kirurgiske prosedyrer og tilstedeværelse av maskinvare
• Vanligvis utført som poliklinisk prosedyre
• Minimal morbiditet på donorstedet på innhøstingsstedet
• Lav risiko sammenlignet med mer invasive kirurgiske inngrep
• Kan gjentas flere ganger om nødvendig, til og med ved bruk av samme donorsted

Overføring av autologt vev er ikke et nytt konsept, men bare en annen metode som vi har sett med mange typer klaffer som bruker ulike kombinasjoner av muskler, fett og hud er godt dokumentert. Vevsklaffer kommer fra mange forskjellige steder, og brukes på mange forskjellige måter for å oppnå de ønskede resultatene. Klaffer har sin egen blodtilførsel, de er mer spenstige enn hudtransplantater, og gir vanligvis mye bedre resultater fra et kosmetisk synspunkt fordi de kan gi en bedre match for hudtone og tekstur. Hudlapper er også et bedre valg når vev "bulk" er nødvendig for å fylle konturdefekter. Den åpenbare fordelen er å bruke autologt vev versus xenografts og allografts; hver har kjent risiko for avvisning og uønskede hendelser.

Litteraturen har utvetydig vist at klinisk fetttransplantasjon i baken (en lignende vektbærende anatomisk region) kan utføres trygt og effektivt med retensjonsrater på omtrent 75 % opp til 2 år og utover (23-25). I et OVID-databasesøk etter artikler om fetttransplantasjon har over 9000 artikler referert til bruken av fetttransplantater i en lang rekke kliniske situasjoner. Spesifikt for denne søknaden var over 100 referanser relevante for dette forslaget og gitt nedenfor.(26-132)

Etterforskerne foreslår en klinisk studie for å vurdere effekten av minimalt invasiv autolog fettoverføring for å adressere smerte og dårlig protesetilpasning på amputasjonssteder. Denne kirurgiske prosedyren innebærer umiddelbar transplantasjon av et individs eget vev og krever ikke FDA-tilsyn. Viktigere er at vi vil bruke vår kunnskap og ekspertise på å arbeide med fettstromaceller til å sammenligne en regenerativ medisincelleterapimodifikasjon av fetttransplantasjonsprosedyren med mer tradisjonelle fetttransplantasjonspreparater.

Det største problemet forbundet med fetttransplantasjon er uforutsigbare rater av fetttransplantatresorpsjon. Dette er sannsynligvis relatert til evnen til det regenererende fettvevet til raskt å utvikle en ny blodtilførsel. I denne studien vil vi teste en regenerativ medisin tilnærming for å berike fetttransplantatet med autologe fettstamceller (stromalcelleanriket fetttransplantasjon). Dette kan tjene til å forbedre graftretensjon over tid og potensielt forbedre funksjonelle resultater.

Et modifisert preparat av fetttransplantatet innebærer å konsentrere de endogene stromacellene i transplantatmaterialet i et forsøk på å øke transplantatretensjonen over tid. Det aspirerte fettmaterialet som brukes til fettpoding består av modne fettceller, en liten mengde fibrøst vev og umodne fettstromale celler (ASC). Disse fettstromacellene er en blandet populasjon av ikke-lipidladede celler som tjener til å omsette modne adipocytter og vaskulære elementer. "Preadipocytter," så vel som endoteliale forløperceller og multilineage stamceller, er funnet. Merk at ASC-er har vist seg å stimulere angiogenese når de er stresset under hypoksiske forhold, og disse cellene kan være medvirkende til helbredelse og volumretensjon av fetttransplantater. Yoshimura, et. al. (133) fant at fett aspirert med en fettsugingskanyle (dvs. metoden for fetthøsting for fettpoding) er mangelfull i ASC sammenlignet med helfett. Dette skyldes det faktum at en stor del av ASC-er er lokalisert rundt større blodårer som forblir intakte på donorstedet etter fettsuging med en butt kanyle. Den relative mangelen på ASC i lipoaspirat kan forklare problemer med reabsorpsjon av fetttransplantasjoner over tid. Anrikning av lipoaspirat med ASC-er bør øke angiogenese og dermed fetttransplantatretensjon. Denne celleterapitilnærmingen drar fordel av den medfødte evnen til ASC-er til både å skille ut angiogene faktorer og også differensiere til modne adipocytter. Den forbedrede blodkarinnveksten kan resultere i forbedret transplantatvolumretensjon og overlegne rekonstruktive resultater.

Vår gruppe ved University of Pittsburgh har utviklet klinisk nyttige og skalerbare GMP-metoder for ASC-ekstraksjon under et NIH-finansiert program, ledet av Dr. Rubin (meddirektør for Adipose Stem Cell Center) i samarbeid med Dr. Albert Donnenberg, direktør for de kliniske laboratoriene for celleprosessering. Vi starter for tiden et fullfinansiert prosjekt med Armed Forces of Regenerative Medicine (AFIRM). Vi bruker ekstraksjonsteknikkene våre for å utføre ASC-anriket fetttransplantasjon for gjenoppbygging av ansiktstraumer, og dette har fått IRB-godkjenning ved vår institusjon. Denne prosessen er regulert under retningslinjer for humane celler, vev og cellulære og vevsbaserte produkter (HCT/P) under paragraf 361 i CFR (21CFR1271.10). HCT/P-terapier er unntatt fra kravet om innsending av en IND-søknad (Investigational New Drug).

For dette prosjektforslaget har vi utvidet teamet til å omfatte ekspertise innen rekonstruktiv fetttransplantasjon, rekonstruksjon av nedre ekstremiteter, fysikalsk medisin og rehabilitering, protesedesign, ernæringsstøtte og evaluering av psykososiale utfall. Gitt den første suksessen med autolog fetttransplantasjon for ansiktsrekonstruksjon etter traumer (analyse pågår), selv uten berikelse av graften med fettstromaceller, tror vi at denne terapien kan brukes effektivt for behandling av smerter i lemmer. Denne prosedyren kan utføres poliklinisk uten signifikante snitt på lemmen, kun små portsteder som måler mindre enn 5 mm. Det bemerkes at dette er en helt ny, eksperimentell anvendelse av en konvensjonell behandling.