Autolog celleavledet vevskonstruert brusk for reparasjon av leddbrusklesjoner

Skadet leddbrusk har begrenset kapasitet til selvreparasjon. Uten rettidig, tidlig og effektiv behandling forverres skade på leddbrusken gradvis, noe som resulterer i leddhevelse, smerte og dysfunksjon. Pasienten utvikler til slutt slitasjegikt og vil bli pålagt å gjennomgå kunstig leddutskifting. Klinisk terapi for bruskskader inkluderer mikrofrakturkirurgi og autolog osteokondral transplantasjon. Mikrofrakturteknikken er imidlertid begrenset til småskader, og autolog osteokondral transplantasjon hindres av begrenset tilførsel. Med fremskritt innen materialvitenskap, cellebiologi, biomekanikk og bioreaktorteknologi, viser den nye generasjonen av biomimetiske vevskonstruerte osteokondrale kompositter et stort potensial for reparasjon av bruskskader.

For tiden, i bruskvevsteknikk, er frøceller avledet fra autologe eller allogene kondrocytter, mesenkymale stamceller, embryonale stamceller eller pluripotente stamceller. Økende bevis tyder på at mesenkymale stamceller i benmarg kan induseres til å differensiere til kondrocytter, og disse cellene har vært vellykket brukt i behandlingen av store beindefekter, bruskskader og ryggmargsskade. Kvaliteten og kvantiteten av benmesenkymale stamceller avtar gradvis med alderen, spesielt hos pasienter med degenerative sykdommer. Fettstamceller og mesenkymale stamceller fra navlestrengen er rikelig og har lignende egenskaper som benmesenkymale stamceller, og begge disse celletypene kan induseres til å differensiere til kondrocytter. Fettstamceller og mesenkymale stamceller fra navlestrengen har blitt brukt til å reparere bruskdefekter, men funnene er fortsatt foreløpige, og disse cellene kan ikke høstes eller dyrkes i store mengder. Videre er bruken av embryonale stamceller komplisert av etiske hensyn. Som en konsekvens er autologe kondrocytter optimale frøceller for bruskvevsteknikk.

Transplantasjonen av autologe kondrocytter i kombinasjon med vevskonstruerte bruskstillaser for å reparere bruskskader krever at forskere fokuserer på to hovedspørsmål, nemlig (i) in vitro-amplifisering av kondrocytter og (ii) klargjøring av biokompatible kondrocyttstillaser. Klargjøring av kondrocyttstillaser krever avansert teknikk, og foreløpig er det kun Institutt for ortopedi ved det kinesiske PLA General Hospital som har kapasitet til å produsere acellulær brusk; det er ingen annen kilde til vevskonstruerte bruskstillaser i Kina.

Et proprietært allogent acellulært bruskorientert stillas ble med suksess opprettet av Cartilage Tissue Engineering Research Group, Institute of Orthopetics, Chinese PLA General Hospital (med immaterielle rettigheter). Det innovative stillaset simulerer sammensetningen og de romlige strukturelle egenskapene til normal brusk. Fremstillingsmetodene er som følger: leddbrusk pulveriseres for å oppnå naturlig ekstracellulær bruskmatrise, som i biokjemisk sammensetning er identisk med ekstracellulær matrise av naturlig leddbrusk. Deretter tilberedes et porøst svamplignende stillas ved hjelp av frysetørketeknikken. In vitro-forsøk og reparasjonsforsøk på leddbruskskader hos store dyr har gitt gode resultater. Ved å bruke dette materialet utarbeidet forskningsgruppen vår biomimetiske bruskvevskonstruerte stillaser, som etterligner de strukturelle egenskapene til naturlig leddbrusk ekstracellulær matrise. Dette allogene acellulære bruskstillaset har følgende egenskaper: (1) det er avledet fra allogen brusk, og den ekstracellulære matrisen forblir intakt etter allografting, og bidrar til å opprettholde de mange komponentene i normal brusk, spesielt type II kollagen og proteoglykaner, noe som resulterer i forbedret reparasjon . Bruskstillaser brukt utenfor Kina er hovedsakelig sammensatt av type I og III kollagen eller hyaluronsyre, og varierer sterkt fra naturlige bruskkomponenter. Den opprinnelige bruskstrukturen er vanskelig å reprodusere med disse typer stillaser, og fibrøs brusk kan påvirke behandlingsresultatet. (2) Det biomimetiske stillaset har en lignende tredimensjonal struktur som normal leddbrusk, som er den orienterte stillasstrukturen. Stillaset imiterer orienteringen til normale bruskceller, som er arrangert vinkelrett på overflaten, og gir en parataktisk søylestruktur som bidrar til det søyleformede arrangementet av celler. Denne strukturen i kombinasjon med type II kollagen og proteoglykaner avledet fra normal leddbrusk resulterer i en stillasstruktur som er ekstremt nær den til normal leddbrusk. Følgelig vil den reparerte brusken ha normal struktur og funksjon. (3) Det orienterte stillaset har en god biomekanisk egenskap. Dens trykkspenning er bedre enn det ikke-orienterte stillaset i våte og tørre forhold. (4) Det orienterte stillaset har god biokompatibilitet. Foreløpige eksperimenter har undersøkt immunresponsene til det orienterte stillaset av heterogen (svin) og konspesifikk (kanin) acellulær brusk. Etter at det orienterte stillaset ble implantert i kaninen, ble dens immunrespons observert fra aspektene av cellulær immunitet og humoral immunitet. Resultatene antydet at dens immunogenisitet var lav. Dermed er det verifisert at det orienterte stillaset av acellulær brusk har god biokompatibilitet.

Uønskede hendelser

1. Sikkerhet Standard operasjonsprosedyrer for uønskede hendelser og alvorlige uønskede hendelser vil bli utviklet for å sikre at eventuelle uønskede reaksjoner under eksperimentet vil bli behandlet raskt for å beskytte deltakerne.

2. Definisjoner 2.1 Bivirkninger Uønskede medisinske hendelser kan oppstå etter brusktransplantasjon eller mikrofrakturkirurgi, men de har ikke nødvendigvis en årsakssammenheng med behandling.

   Vanlige bivirkninger etter brusktransplantasjon inkluderer feber, leddsmerter, hevelse og effusjon. Vanlige bivirkninger etter mikrofrakturkirurgi inkluderer feber, leddsmerter, leddhevelse og effusjon.

   2.2 Alvorlighetsgraden av uønskede hendelser Bivirkninger vil bli klassifisert i tre nivåer: generelle uønskede hendelser, vitale uønskede hendelser og alvorlige uønskede hendelser.

   2.3 Forholdet til vevsmanipulert brusk Korrelasjonen mellom uønskede hendelser og vevskonstruert brusk vil bli kategorisert i "definitivt relatert", "sannsynligvis relatert", "muligens urelatert", "irrelevant" eller "ubestemt".

   2.4 Alvorlige uønskede hendelser Alle hendelser som inntreffer under forsøket som krever sykehusinnleggelse eller forlenget sykehusinnleggelse, eller som resulterer i funksjonshemming, eller påvirker arbeidsevnen, eller med risiko for død eller livstruende hendelser, vil bli registrert.

3. Registrering av uønskede hendelser Alle uønskede hendelser under eksperimentet vil bli samlet inn til slutten av studien.

4. Registrering og rapportering Alle uønskede hendelser vil bli registrert av leger, inkludert beskrivelse av uønskede hendelser, tidspunkt for forekomst, sluttid, alvorlighetsgrad, frekvens og behandlingsjournal.

   Når en alvorlig uønsket hendelse inntreffer, vil leger ikke bare gi nødvendig behandling, men også sannferdig rapportere til det lokale Food and Drug Administration Bureau og National Food and Drug Administration Bureau innen 24 timer, samt umiddelbart rapportere til den etiske komiteen. Data, behandling og oppfølgingsresultater vil bli notert i rapporten.

5. Oppfølgingsobservasjon av ikke-alvorlige og alvorlige uønskede hendelser Dersom en pasient får en ikke-alvorlig uønsket hendelse, vil forløpet og utfallet følges nøye. Forløpet av alvorlige uønskede hendelser vil bli registrert i oppfølgingsrapporter eller sammendragsrapporter. Pasientene vil også bli overvåket, og observasjoner vil bli registrert i en periode på 30 dager etter et anfall.

Statistisk analyse

1. Studiehypoteser Alle hypoteser vil bli evaluert med tosidige tester. En verdi på P < 0,05 vil bli vurdert som statistisk signifikant. Baseline datasammenlignbarhet vil bli vurdert. To-halet statistisk analyse vil bli utført med α = 5 %.
2. Antall tilfeller Totalt 100 pasienter vil være involvert i denne studien og fordelt på to grupper, med 50 tilfeller i hver gruppe.
3. Eksperimentell analyse Eksperimentelle data vil bli analysert ved hjelp av statistisk programvare, SPSS 22.0. Måledata vil bli uttrykt som gjennomsnitt ± SD, median, maksimum, minimum og kvartiler; telledata vil bli presentert som en prosentandel (%). Telledata mellom grupper vil bli sammenlignet med kjikvadrattest eller Fisher eksakt test. Måledata mellom grupper vil bli sammenlignet ved hjelp av t-test. Ikke-parametriske variabler mellom grupper vil bli sammenlignet ved hjelp av rangeringssumtest.
4. Statistisk analyse Statistisk analyse vil bli utført av profesjonelle statistikere som ikke vil være involvert i studien. Alle data vil bli lagt inn og gjennomgått, og en statistisk analyserapport vil bli utarbeidet.

Administrasjon

1. Konservering av leddbrusk Bruskvev vil bli konservert og transportert i et 50 mL sentrifugerør som inneholder 8 mL vevskonserveringsløsning, plassert på et reagensrørstativ på toppen av en ispose, ved 4 °C under sterile forhold. Bruskvev vil bli overført til Institutt for ortopedi ved det kinesiske PLA General Hospital innen 12 timer.
2. Kondrocyttkultur og konservering Autologe kondrocytter vil bli dyrket og forsterket i strengt samsvar med standardene og kravene til National Institutes for Food and Drug Control. Alle bilder og data vil bli registrert. Bruskfrøceller vil bli frosset i flytende nitrogen.
3. Kvalitetssikring av data (1) Forskere vil fylle ut et saksrapportskjema (CRF) nøyaktig. (2) Inspektører vil jevnlig verifisere at alle registrerte data er korrekte og fullstendige, og at de er i samsvar med originale poster, og vil raskt bli overført til dataadministratoren. (3) Dataadministratoren vil videre undersøke CRF-tabeller og returnere skjemaet til forskerne. (4) To dataansvarlige vil legge inn dupliserte data i en datadatabase. (5) De to separate settene med data vil bli sammenlignet med dataprogramvare og modifisert i henhold til CRF. (6) Kvalitetskontroll: 5 % av alle saksdata vil bli tilfeldig valgt for manuell kontroll. Hvis datafeilen er større enn 0,15 %, vil alle dataene i databasen bli kontrollert manuelt.