Berikad autolog fetttransplantation för behandling av smärta vid amputationsställen (AMP-5)

Traumatiska amputationer är vanliga och utgör många utmaningar för våra sårade krigare. En nyligen publicerad publikation rapporterade att under de pågående konflikterna har över 950 militärer drabbats av stridsrelaterade amputationer, varav 15 % inträffade mer än 12 veckor efter den första skadan (1). Uppdaterad statistik placerar detta antal amputerade på över 1050 (personlig kommunikation, COL Paul Pasquina, chef för den integrerade avdelningen för ortopedi och rehabilitering, Walter Reed National Military Medical Center-WRNMMC). Förmågan hos en skadad krigare att få optimal funktion efter en amputation beror oftast på hans eller hennes förmåga att framgångsrikt passa och anpassa sig till en protes. Väl ute ur den akuta fasen lider många patienter med amputationer av smärta när de bär en protes, antingen från tunt mjukvävnadstäckning över benstrukturer eller perifera nerver som inte är väl stoppade med mjukvävnad. Yttre kvarvarande smärta i extremiteterna är vanligtvis av mekaniskt ursprung relaterad till proteshylsan eller andra proteskomponenter. Det är ofta resultatet av en bristande överensstämmelse mellan kvarvarande lemvävnadstolerans och den protetiska belastningen på mjukvävnaderna. Denna känslighet accentueras ofta av ytliga nervstammar eller neurom vid avskurna nerver som utsätts för överdriven extern mekanisk belastning (2). Dåligt uttagsgränssnitt, sekundär hudnedbrytning och/eller smärta kan allvarligt begränsa funktionen.

Detta utgör ett mycket svårt kliniskt problem och historiskt sett, när det är möjligt, skulle det kliniska förfarandet innebära en kirurgisk revision av amputationsstället med tillhörande förkortning av benet, långa ärr och förlängd läkning. Om en amputation under knäet måste omvandlas till en nivå över knäet, så finns det allvarliga funktionella implikationer. För lokala vävnader på amputationsstället som är av dålig kvalitet (t.ex. ärr eller täckt med hudtransplantat kan en avlägsen muskelflik krävas (3,4). Dessa flikar kan kräva överföring till amputationsstället med hjälp av mikrovaskulär anastomos av blodkärlen. Proceduren är mycket invasiv och kan lägga till sjukligheten av nedsatt funktion, deformitet och risk för sårläkningsproblem på muskeldonatorstället. Felfrekvensen i nedre extremitetsklaffar kan vara så hög som 18,5 % (5, 6). Fliksåren tenderar att vara högre i dessa viktbärande flikar, både hud- och muskelfria flikar behöver ofta sekundära debulking-procedurer för att förbättra funktionen, och smärtsamma neurom är inte ovanliga (6,7).

En klinisk lösning som möjliggör den minimalt invasiva genereringen av ny mjukvävnadsstoppning på ett amputationsställe utan behov av ytterligare förkortning av extremiteterna, långa ärr, en förlängd återhämtning och betydande sjuklighet på givarstället skulle ha potential att avsevärt hjälpa våra sårade krigare och förändra klinisk praxis.

Autolog fetttransplantation som en potentiell lösning. Ympning av autolog fettvävnad är en minimalt invasiv kirurgisk teknik som börjar med skörden av fettvävnad från buken eller låren med hjälp av fettsugning genom snitt som är mindre än 5 mm långa. Lipoaspiratet bearbetas sedan för att koncentrera fettfraktionen och återinjiceras på donatorstället. Detta kirurgiska ingrepp innebär omedelbar transplantation av en patients egen vävnad i ett enda operativt ingrepp. Det har fördelarna med:

• Minimala åtkomstsnitt
• Förmåga att överföra betydande mängder vävnad (hundratals gram vävnad)
• Kan användas vid inställning av tidigare kirurgiska ingrepp och förekomst av hårdvara
• Utförs vanligtvis som poliklinisk procedur
• Minimal morbiditet hos givarstället vid transplantatskördestället
• Låg risk jämfört med mer invasiva kirurgiska ingrepp
• Kan upprepas flera gånger vid behov, även med samma donatorplatser

Överföring av autologa vävnader är inte ett nytt koncept utan bara en annan metod som vi har sett med många typer av flikar som använder olika kombinationer av muskler, fett och hud har varit väl dokumenterade. Vävnadsflikar kommer från många olika platser och används på många olika sätt för att uppnå önskat resultat. Klaffar har sin egen blodtillförsel, de är mer motståndskraftiga än hudtransplantat och ger vanligtvis mycket bättre resultat ur kosmetisk synvinkel eftersom de kan ge en bättre matchning för hudton och textur. Hudflikar är också ett bättre val när vävnads "bulk" behövs för att fylla ut konturdefekter. Den uppenbara fördelen är att använda autolog vävnad kontra xenotransplantat och allotransplantat; var och en har kända risker för avstötning och biverkningar.

Litteraturen har otvetydigt visat att klinisk fetttransplantation i skinkorna (en liknande viktbärande anatomisk region) kan utföras säkert och effektivt med retentionsgrader på ungefär 75 % upp till 2 år och längre (23-25). I en OVID-databassökning av fetttransplantationsartiklar har över 9 000 artiklar refererat till användningen av fetttransplantat i en bred arena av kliniska situationer. Specifikt för denna ansökan var över 100 referenser relevanta för detta förslag och tillhandahålls nedan.(26-132)

Utredarna föreslår en klinisk prövning för att bedöma effekten av minimalt invasiv autolog fettöverföring för att ta itu med smärta och dålig protetisk passform vid amputationsställen. Detta kirurgiska ingrepp involverar omedelbar transplantation av en patients egen vävnad och kräver inte tillsyn från FDA. Viktigt är att vi kommer att använda vår kunskap och expertis som arbetar med fettstromaceller för att jämföra en regenerativ medicincellterapimodifiering av fetttransplantationsproceduren med mer traditionella fetttransplantatpreparat.

Det största problemet i samband med fetttransplantation är oförutsägbara hastigheter av fetttransplantatresorption. Detta är sannolikt relaterat till förmågan hos den regenererande fettvävnaden att snabbt utveckla en ny blodtillförsel. I denna studie kommer vi att testa ett regenerativt medicinskt tillvägagångssätt för att berika fetttransplantatet med autologa fettstamceller (stromacellsanrikad fetttransplantation). Detta kan tjäna till att förbättra transplantatretention över tid och potentiellt förbättra funktionella resultat.

En modifierad beredning av fetttransplantatet innebär att de endogena stromacellerna koncentreras i transplantatmaterialet i ett försök att öka transplantatretentionen över tiden. Det aspirerade fettmaterialet som används för fetttransplantation består av mogna adipocyter, en liten mängd fibrös vävnad och omogna fettstromaceller (ASC). Dessa fettstromaceller är en blandad population av icke-lipidladdade celler som tjänar till att omvandla mogna adipocyter och vaskulära element. "Preadipocyter", såväl som endoteliala prekursorceller och multilineage progenitorceller, hittas. Att notera har ASCs visat sig stimulera angiogenes när de är stressade under hypoxiska förhållanden och dessa celler kan vara avgörande för läkning och volymretention av fetttransplantat. Yoshimura, et. al. (133) fann att fett som sugits upp med en fettsugningskanyl (d.v.s. metoden för fettskörd för fetttransplantation) är bristfällig i ASC jämfört med helt fett. Detta beror på det faktum att en stor del av ASCs är lokaliserade runt större blodkärl som lämnas intakta på donatorstället efter fettsugning med en trubbig kanyl. Den relativa avsaknaden av ASC i lipoaspirat kan förklara problem med reabsorption av fetttransplantat över tid. Anrikning av lipoaspirat med ASC bör öka angiogenesen och därför retentionen av fetttransplantat. Denna cellterapimetod drar fördel av ASC:s medfödda förmåga att både utsöndra angiogena faktorer och även differentiera till mogna adipocyter. Den förbättrade blodkärlsinväxten kan resultera i förbättrad transplantatvolymretention och överlägsna rekonstruktionsresultat.

Vår grupp vid University of Pittsburgh har utvecklat kliniskt användbara och skalbara GMP-metoder för ASC-extraktion under ett NIH-finansierat program, ledd av Dr. Rubin (meddirektör för Adipose Stem Cell Center) i samarbete med Dr. Albert Donnenberg, chef för de kliniska laboratorierna för cellbearbetning. Vi startar för närvarande ett fullt finansierat projekt med Armed Forces of Regenerative Medicine (AFIRM). Vi använder våra extraktionstekniker för att utföra ASC-berikad fetttransplantation för rekonstruktion av ansiktstrauma och detta har fått IRB-godkännande på vår institution. Denna process regleras under humana celler, vävnader och cellulära och vävnadsbaserade produkter (HCT/P) riktlinjer under avsnitt 361 i CFR (21CFR1271.10). HCT/P-terapier är undantagna från kravet på inlämnande av en IND-ansökan (Investigational New Drug).

För detta projektförslag har vi utökat teamet till att omfatta expertis inom rekonstruktiv fetttransplantation, rekonstruktion av nedre extremiteter, fysikalisk medicin och rehabilitering, protesdesign, näringsstöd och utvärdering av psykosociala resultat. Med tanke på den initiala framgången med autolog fetttransplantation för ansiktsrekonstruktion efter trauma (analys pågår), även utan berikning av transplantatet med fettstromaceller, tror vi att denna terapi effektivt kan tillämpas för behandling av smärta i armar och ben. Denna procedur kan utföras på poliklinisk basis utan betydande snitt på extremiteten, endast små portplatser som mäter mindre än 5 mm. Det noteras att detta är en helt ny, experimentell tillämpning av en konventionell behandling.