Cartilagem de tecido derivado de células autólogas para reparar lesões da cartilagem articular

A cartilagem articular lesionada tem capacidade limitada de auto-reparação. Sem tratamento oportuno, precoce e eficaz, os danos à cartilagem articular pioram progressivamente, resultando em inchaço, dor e disfunção articular. O paciente acaba desenvolvendo osteoartrite e será submetido a uma substituição artificial da articulação. A terapia clínica para danos na cartilagem inclui cirurgia de microfratura e transplante osteocondral autólogo. No entanto, a técnica de microfratura é limitada a danos de pequena escala, e o transplante osteocondral autólogo é dificultado pela oferta limitada. Com avanços na ciência de materiais, biologia celular, biomecânica e tecnologia de biorreatores, a nova geração de compósitos osteocondrais de engenharia biomimética de tecido exibe grande potencial para o reparo de danos na cartilagem.

Atualmente, na engenharia de tecidos cartilaginosos, as células-semente são derivadas de condrócitos autólogos ou alogênicos, células-tronco mesenquimais, células-tronco embrionárias ou células-tronco pluripotentes. Evidências crescentes indicam que as células-tronco mesenquimais da medula óssea podem ser induzidas a se diferenciar em condrócitos, e essas células têm sido usadas com sucesso no tratamento de defeitos ósseos de grande porte, lesões de cartilagem e lesões na medula espinhal. A qualidade e a quantidade de células-tronco mesenquimais ósseas diminuem gradativamente com a idade, principalmente em pacientes com doenças degenerativas. As células-tronco adiposas e as células-tronco mesenquimais do cordão umbilical são abundantes e têm características semelhantes às células-tronco mesenquimais ósseas, e ambos os tipos celulares podem ser induzidos a se diferenciar em condrócitos. Células-tronco adiposas e células-tronco mesenquimais do cordão umbilical têm sido usadas para reparar defeitos da cartilagem, mas as descobertas ainda são preliminares e essas células não podem ser colhidas ou cultivadas em grandes quantidades. Além disso, o uso de células-tronco embrionárias é complicado por considerações éticas. Como consequência, os condrócitos autólogos são células-semente ideais para a engenharia de tecido cartilaginoso.

O transplante de condrócitos autólogos em combinação com andaimes de cartilagem de engenharia de tecido para reparar danos à cartilagem requer que os pesquisadores se concentrem em duas questões principais, a saber, (i) a amplificação in vitro de condrócitos e (ii) a preparação de andaimes de condrócitos biocompatíveis. A preparação de scaffolds de condrócitos requer técnica avançada e, atualmente, apenas o Instituto de Ortopedia do Hospital Geral do PLA Chinês tem capacidade para produzir cartilagem acelular; não há outra fonte de andaimes de cartilagem de engenharia de tecido na China.

Um andaime orientado a cartilagem acelular alogênico patenteado foi criado com sucesso pelo Cartilage Tissue Engineering Research Group, Institute of Orthopaedics, Chinese PLA General Hospital (com direitos de propriedade intelectual). O andaime inovador simula a composição e as características estruturais espaciais da cartilagem normal. Os métodos de preparação são os seguintes: a cartilagem articular é pulverizada para obter a matriz extracelular da cartilagem natural, que é idêntica em composição bioquímica à matriz extracelular da cartilagem articular natural. Em seguida, um andaime poroso semelhante a uma esponja é preparado usando a técnica de liofilização. Experimentos in vitro e experimentos de reparação de lesão da cartilagem articular em grandes animais produziram bons resultados. Usando este material, nosso grupo de pesquisa preparou andaimes de tecido de cartilagem biomimético, que imitam as características estruturais da matriz extracelular da cartilagem articular natural. Este andaime de cartilagem acelular alogênica tem as seguintes características: (1) é derivado de cartilagem alogênica, e a matriz extracelular permanece intacta após o aloenxerto, ajudando a manter os numerosos componentes da cartilagem normal, particularmente colágeno tipo II e proteoglicanos, resultando em reparo aprimorado . Os andaimes de cartilagem usados ​​fora da China são compostos principalmente de colágeno tipos I e III ou ácido hialurônico e variam muito dos componentes naturais da cartilagem. A estrutura original da cartilagem é difícil de reproduzir com esses tipos de andaimes, e a cartilagem fibrosa pode afetar o resultado do tratamento. (2) O andaime biomimético tem uma estrutura tridimensional semelhante à da cartilagem articular normal, que é a estrutura de andaime orientada. O andaime imita a orientação das células cartilaginosas normais, que estão dispostas perpendicularmente à superfície, e fornece uma estrutura colunar paratática que contribui para o arranjo colunar das células. Essa estrutura em combinação com colágeno tipo II e proteoglicanos derivados da cartilagem articular normal resulta em uma estrutura de andaime extremamente próxima à da cartilagem articular normal. Consequentemente, a cartilagem reparada terá estrutura e função normais. (3) O andaime orientado tem uma boa propriedade biomecânica. Sua tensão de compressão é melhor do que o andaime não orientado em condições úmidas e secas. (4) O andaime orientado tem boa biocompatibilidade. Experimentos preliminares investigaram as respostas imunes do andaime orientado de cartilagem acelular heterogênea (porcina) e coespecífica (coelho). Depois que o andaime orientado foi implantado no coelho, suas respostas imunes foram observadas nos aspectos de imunidade celular e imunidade humoral. Os resultados sugeriram que sua imunogenicidade era baixa. Assim, verifica-se que o scaffold orientado da cartilagem acelular possui boa biocompatibilidade.

Eventos adversos

1. Segurança Procedimentos operacionais padrão para eventos adversos e eventos adversos graves serão desenvolvidos para garantir que quaisquer reações adversas durante o experimento sejam tratadas rapidamente para proteger os participantes.

2. Definições 2.1 Eventos adversos Eventos médicos adversos podem ocorrer após transplante de cartilagem ou cirurgia de microfratura, mas não têm necessariamente uma relação causal com o tratamento.

   As reações adversas comuns após o transplante de cartilagem incluem febre, dor nas articulações, inchaço e derrame. As reações adversas comuns após a cirurgia de microfratura incluem febre, dor nas articulações, inchaço nas articulações e derrame.

   2.2 Gravidade dos eventos adversos Os eventos adversos serão classificados em três níveis: eventos adversos gerais, eventos adversos vitais e eventos adversos graves.

   2.3 Relação com cartilagem de engenharia de tecidos A correlação entre eventos adversos e cartilagem de engenharia de tecidos será categorizada em "definitivamente relacionada", "provavelmente relacionada", "possivelmente não relacionada", "irrelevante" ou "indeterminada".

   2.4 Eventos adversos graves Todos os eventos ocorridos durante o ensaio que requeiram hospitalização ou hospitalização prolongada, ou que resultem em incapacidade, ou que afetem a capacidade de trabalho, ou com risco de morte ou eventos com risco de vida serão registrados.

3. Registro de eventos adversos Todos os eventos adversos durante o experimento serão coletados até o final do estudo.

4. Registro e notificação Todos os eventos adversos serão registrados pelos médicos, incluindo descrição dos eventos adversos, horário de ocorrência, horário de término, gravidade, frequência e registro do tratamento.

   Uma vez ocorrido um evento adverso grave, os médicos não apenas fornecerão o tratamento necessário, mas também relatarão com sinceridade ao Food and Drug Administration Bureau local e ao National Food and Drug Administration Bureau dentro de 24 horas, bem como relatarão prontamente ao Comitê de Ética. Os dados, resultados do tratamento e acompanhamento serão anotados no relatório.

5. Observação de acompanhamento de eventos adversos não graves e graves Se um paciente sofrer um evento adverso não grave, o curso e o resultado serão monitorados de perto. O curso de eventos adversos graves será registrado em relatórios de acompanhamento ou relatórios resumidos. Os pacientes também serão monitorados e as observações serão registradas por um período de 30 dias após uma convulsão.

Análise Estatística

1. Hipóteses do estudo Todas as hipóteses serão avaliadas com testes bicaudais. Um valor de P < 0,05 será considerado estatisticamente significativo. A comparabilidade dos dados de linha de base será avaliada. A análise estatística bicaudal será realizada com α = 5%.
2. Número de casos Um total de 100 pacientes serão envolvidos neste estudo e divididos em dois grupos, com 50 casos em cada grupo.
3. Análise experimental Os dados experimentais serão analisados ​​por meio do software estatístico SPSS 22.0. Os dados de medição serão expressos como média ± DP, mediana, máximo, mínimo e quartis; os dados de contagem serão apresentados em porcentagem (%). Os dados de contagem entre os grupos serão comparados usando o teste qui-quadrado ou teste exato de Fisher. Os dados de medição entre os grupos serão comparados usando o teste t. As variáveis ​​não paramétricas entre os grupos serão comparadas por meio do teste de soma de postos.
4. Análise estatística A análise estatística será realizada por estatísticos profissionais que não estarão envolvidos no estudo. Todos os dados serão inseridos e revisados, e um relatório de análise estatística será preparado.

Administração

1. Preservação da cartilagem articular O tecido da cartilagem será preservado e transportado em um tubo de centrífuga de 50 mL contendo 8 mL de solução de preservação de tecido, colocado em um suporte para tubos de ensaio em cima de uma bolsa de gelo, a 4 °C em condições estéreis. O tecido da cartilagem será transferido para o Instituto de Ortopedia do Hospital Geral chinês do PLA em 12 horas.
2. Cultura e preservação de condrócitos Os condrócitos autólogos serão cultivados e amplificados estritamente de acordo com os padrões e exigências dos Institutos Nacionais de Controle de Alimentos e Medicamentos. Todas as imagens e dados serão gravados. Células-semente de cartilagem serão congeladas em nitrogênio líquido.
3. Garantia da qualidade dos dados (1) Os pesquisadores preencherão um formulário de relato de caso (CRF) com precisão. (2) Os inspetores verificarão regularmente se todos os dados registrados estão corretos e completos e se são consistentes com os registros originais e serão rapidamente transferidos para o administrador de dados. (3) O administrador de dados examinará posteriormente as tabelas do CRF e devolverá o formulário aos pesquisadores. (4) Dois funcionários de dados irão inserir dados duplicados em um banco de dados de computador. (5) Os dois conjuntos separados de dados serão comparados por software de computador e modificados de acordo com o CRF. (6) Controle de qualidade: 5% de todos os dados do caso serão selecionados aleatoriamente para verificação manual. Se o erro de dados for maior que 0,15%, todos os dados no banco de dados serão verificados manualmente.