Стволовые клетки при переломах
Российские ученые разработали уникальный метод сращения костной ткани. Для этого используется препарат на основе стволовых клеток пациента. Его применение позволяет избежать повторной болезненной операции, исключить развитие ложных суставов и костных дефектов, а также ускорить процесс реабилитации. Методика уже внедряется в клиническую практику.
Метод быстрого сращения костной ткани при сложных травмах разработали в Центральном институте травматологии и ортопедии ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова».
Сначала у больного с замедленным сращением костей во время фиксации перелома аппаратом Илизарова берется часть костного мозга из крыла подвздошной кости.
— Из него выделяются стволовые клетки, — рассказал «Известиям» вице-президент Ассоциации травматологов-ортопедов России, руководитель организационно-методического отдела ФГБУ «НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова» Александр Очкуренко. — Затем они помещаются в биореактор, где на питательных средах в течение 10–14 дней выращиваются колонией, а потом пересаживаются в область перелома.
Сам клеточный препарат врач вводит пациенту инъекционно. Такой «клеточный укол» ускоряет процесс сращения кости в несколько раз, так как стволовые клетки заполняют трещину и превращаются в клетки кости.
— Это позволяет избежать повторной операции, — отметил Александр Очкуренко. — Но самое главное, мы предупреждаем замедленную консолидацию, то есть сращение. В итоге пациент не будет 5–6 месяцев находиться на больничном. У него не будет развития ложных суставов и дефектов костей. Больные с такими патологиями уходят на инвалидность, поэтому государство несет большие экономические потери на повторные операции и оплату больничных листов. С помощью новых технологий нам удастся этого избежать.
Также разработанную методику можно применять при лечении такой врожденной патологии, как укороченная конечность у детей. В таком случае ногу или руку ребенка удлиняют на аппарате Илизарова, и в итоге образуется так называемый дистракционный регенерат — новая костная ткань. Однако если он плохо созревает, его можно обколоть стволовыми клетками, тем самым ускорив процесс заживления и перестройки дистракционного регенерата в костную ткань.
Разработанная учеными из Центра имени Приорова методика — это прорыв в травматологии, считает завкафедрой детских хирургических болезней Сибирского государственного медицинского университета Григорий Слизовский.
— Я думаю, что любой практикующий врач, который занимается проблемами несращения костной структуры, будет только рад внедрению методики введения лекарственного препарата для образования костной мозоли. Это облегчит работу врачей. В Томске в свое время над этим работал профессор Георгий Дамбаев. Это были эксперименты по выращиванию клеток поджелудочной железы и формированию костных компонентов, — отметил Григорий Слизовский.
Руководитель научно-исследовательской лаборатории «Генные и клеточные технологии» ИФМиБ Казанского (Приволжского) федерального университета Альберт Ризванов также уверен, что применение стволовых клеток в регенеративной медицине — это очень перспективное направление.
— В работе сотрудников НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова применяются так называемые аутологичные (собственные) мезенхимальные стволовые клетки, взятые из костного мозга. Эти клетки обладают выраженным остеогенным потенциалом, то есть способны превращаться в клетки кости. Кроме того, они стимулируют прорастание новых кровеносных сосудов, тем самым улучшая питание ткани, а значит, и ускоряя процессы заживления.
Методика уже применяется в клинической практике, но пока только по показаниям. Широкое использование нового метода сращения костной ткани будет возможно тогда, когда в России в полной мере вступит в силу закон о применении клеточных продуктов.
Источник
Лечением стволовыми клетками уже никого не удивить. И травматология не стала исключением, объединив достижения биомедицинской инженерии и хирургии. Но метод лечения костных переломов с помощью вживления стволовых клеток до определенного времени обладал существенным недостатком, с ликвидацией которого успешно справились американские ученые.
Ученые из американского исследовательского университета презентовали инновационный способ лечения костных переломов, подразумевающий использование полимерного гидрогеля. Применение полимеризованных материалов направлено на удержание стволовых клеток и воды в местах нарушения целостности костной ткани.
Вживление в костную ткань стволовых клеток в целях сращения перелома стало практиковаться сравнительно недавно, и в связи с этим специалисты отмечают ряд недостатков указанной методики. Основной недоработкой инновационного способа лечения является миграция стволовых клеток из места травматического повреждения, что способствует значительному замедлению регенеративных процессов. Новейший метод, предложенный американскими учеными, позволяет ликвидировать недостатки лечения стволовыми клетками. Он подразумевает одновременное введение стволовых клеток и гидрогеля, который позволяет удерживать недифференцированные клеточные элементы в местах повреждения, а после восстановления целостности кости рассасывается.
Ученые, работающие на кафедре биомедицинской инженерии, поясняют, что открытие нового подхода в лечении позволит открыть двери для более усложненных методик, которые предусматривают стопроцентное определение места повреждения в надкостничной ткани или наружной костной мембране.
Полимеры, которые стали объектом исследования ученых, были названы гидрогелями, так как их основная функция заключается в удержании жидкости, необходимой для сохранения жизнеспособности стволовых клеток. Склонный к имитации клеток организма, гидрогель ускоряет процессы репарации и исчезает раньше, чем организм примет его за антиген, запустив каскад защитных воспалительных реакций.
В процессе экспериментальных исследований, проводимых на лабораторных мышах, недифференцированные стволовые клетки пересаживались в поврежденную костную ткань грызунов, а жизнеспособные клетки полностью удалялись, что обеспечивало чистоту эксперимента.
Чтобы не упустить ни единой тонкости процесса, ученые прибегли к модификации стволовых клеток с помощью вживления генов, которые обеспечивали явление флуоресценции. Затем меченые клетки покрывались гидрогелем и вводились в места нарушения целостности костной ткани.
Результаты эксперимента приятно удивили исследователей. Они обратили внимание, что действие предрасполагающих факторов к миграции факторов не приводило к перемещению стволовых клеток. Окружающая клетки среда, образованная под воздействием естественного кровотока и ферментов, не оказывала существенного влияния на концентрацию стволовых клеток в местах их вживления. Проанализировав результаты эксперимента, ученые доказали, что гидрогель удерживает стволовые клетки в исходном положении и способствует их перерождению в костную ткань.
Неодинаковая скорость процессов репарации в различных участках костной ткани обуславливала необходимость взятия под контроль механизма, отвечающего за скорость разрушения полимера. Это было достигнуто неравномерным распределением в веществе групп атомов, подвергающихся биологическому разложению.
Источник
Стволовые клетки вылечили тяжелые переломы
При помощи стволовых клеток удалось вылечить тяжелые переломы у крыс. Опыт по восстановлению костной ткани с диаметром бреши до 8 мм, по мнению медиков, пригодится при лечении сложных переломов у людей. Стволовые клетки уже зарекомендовали себя как перспективное средство для восстановления тканей. Исследователи из Технологического университета Джорджии (США) тоже подтвердили их пригодность, в том числе и для лечения сложных переломов. Правда, пока на крысах, но, если учесть, что ранее стволовые клетки уже использовались для реконструкции разрушенного тазобедренного сустава человека, назвать новую работу исследователей далекой от медицины нельзя. Многострадальные крысы Крысам, как наиболее распространенным лабораторным животным, не впервой пришлось пострадать во имя науки. Если ранее на этих грызунах изучали, например, влияние одиночества на заживление ожогов, то сейчас исследователи удалили крысам значительный, 8 мм длиной, фрагмент кости. У крыс с их быстрым обменом веществ, небольшими размерами и при этом достаточно близкой к человеку физиологией удалось в сравнительно короткий срок смоделировать лечение тех переломов, которые способны вывести людей из строя на срок свыше полугода. Слева — трехмерная модель кости и рентгеновский снимок крыс, которым зазор в кости компенсировали пластиковой губкой. В центре и справа представлены подопытные животные, которым имплантировали такую же, но содержащую стволовые клетки деталь. Изображение: Robert Guldberg. У одной группы животных после имитации перелома в образовавшийся промежуток кости вставили имплантат из специального губчатого пластика со стволовыми клетками внутри, а другая группа получила точно такую же деталь, но уже без стволовых клеток. Причем стволовые клетки тоже были разными: полученные из взрослого организма и извлеченные из амниотической жидкости – то есть жидкости, окружающей эмбрион в матке. Интересная подробность: стволовые клетки были человеческими, и, таким образом, ученые получили «химерных» крыс с небольшим фрагментом человеческой костной ткани. Разумеется, в этом тоже был определенный смысл: исследователи хотели проверить эффективность именно тех клеток, которые могут использоваться в медицине, а не в ветеринарии. Результаты Подопытные крысы, которые получили имплантат со стволовыми клетками, восстанавливались намного быстрее. На полученных учеными томограммах и рентгеновских снимках хорошо видно, что кость у таких животных восстановилась если не полностью, то в объеме, достаточном для выводов об успешном лечении. Через два месяца у четырех крыс из девяти образовавшаяся после травмы брешь заросла – но только там, где были использованы стволовые клетки. Таких результатов у оставшихся без лечения не наблюдалось вообще. Между двумя типами стволовых клеток заметной разницы специалисты не заметили, но зато сделали еще одно открытие: комбинация стволовых клеток из амниотической жидкости и взрослой ткани работает эффективнее, чем один вид клеток сам по себе. Выявлены у метода и недостатки. Пометив стволовые клетки флуоресцентными метками, ученые выяснили, что через десять дней большая часть пересаженных клеток гибнет – к этому моменту флуоресцентные метки обнаруживаются уже не в имплантированном материале, а в макрофагах, «подъевших» погибшие стволовые клетки. По словам Роберта Гульдберга, профессора Вудруффской инженерной школы при Технологическом институте Джорджии, перед переносом исследований в клинику потребуется еще доработать методы слежения за клетками в организме. Это позволит ученым выяснить, как именно следует организовать доставку стволовых клеток, и разработать оптимальные методы их имплантации.
13.01.2010 1412 Показ
Администрация сайта med-practic.com не несет ответственности за содержание информации
Источник
21 сентября 201815:08
Евгения Ефимова
Недавно исследователи выявили стволовые клетки человека, превращающиеся в клетки кости, хряща и других тканей, составляющих скелет организма.
Долгие годы специалисты всего мира вели настоящую охоту за подобными клетками. Открытие исследовательской группы, три года назад обнаружившей такие же клетки у мышей, поможет в разработке новых методов лечения переломов, повреждений суставов и остеопороза.
В исследовании, опубликованном в издании Cell, авторы показывают, что скелетные стволовые клетки являются самообновляющимися и мультипотентными (способными дифференцироваться в разные типы зрелых клеток одного вида ткани).
Как уже отмечалось выше, учёные не один год занимались поиском скелетных стволовых клеток человека. Благодаря более ранним «охотничьим экспедициям» исследователи обнаружили так называемые мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Они способны превращаться в клетки кости и хряща, а также жировой, мышечной, соединительной тканей. Иными словами, МСК являются клетками «широкого профиля».
Исследователи же стремились определить клетки, которые дают начало исключительно скелетной ткани. И в 2015 году специалисты под руководством краниофациального (черепно-лицевого) хирурга из Стэнфордского университета Майкла Лонгакера (Michael Longaker) изучали МСК в организме «радужных мышей».
Речь идёт о грызунах, которые были генетически спроектированы таким образом, что различные типы стволовых клеток имели разные цвета. Это позволяло исследователям точно отслеживать, какие из них порождали клетки, формирующие скелет.
Затем учёные определили гены в этих клетках, выявив генетическую сигнатуру (подпись) для скелетных стволовых клеток у мышей.
Несмотря на этот успех, исследователям было достаточно трудно повторить достижение уже с человеческими скелетными стволовыми клетками. Как говорит Лонгакер, сделать это не так-то просто, поскольку у нас «нет радужных людей».
Специалисты работали с костными тканями человеческих эмбрионов. В них учёные искали клетки, имеющие сходную генетическую подпись со стволовыми клетками мышей в хрящевой пластинке роста (области, где должна расти кость). Из этих клеток исследователи выделили те, которые могли бы точно формировать новые кости и хрящи в чашке Петри.
Чтобы подтвердить, что они действительно нашли скелетные стволовые клетки, учёные получили фрагменты костной ткани взрослого человека, которые недавно были удалены во время операции по замене тазобедренного и коленного суставов. Исследователи находили клетки всё с той же «подписью» и выращивали их в чашке Петри. Клетки вновь сформировали новые кости и хрящи.
Важно, что клетки не превращались в жировую, мышечную или другие ткани.
«Они [клетки] оказались истинными скелетными стволовыми клетками», — отмечает Лонгакер, который к слову, говорит о себе как о «биологе, изучающем стволовые клетки, запертом в теле пластического хирурга».
Чтобы найти надёжный способ производства большего количество подобных клеток, специалисты культивировали некоторые генетически модифицированные клетки взрослых людей под названием индуцированные плюрипотентные стволовые клетки в сосуде с соединениями, которые стимулируют рост костной ткани, и витаминами. Эти клетки также давали начало только костям и хрящам.
Исследование выявило ещё один неожиданный потенциальный источник скелетных стволовых клеток — липосакционный жир.
Определённые клетки под названием стромальные внутри кровеносных сосудов в жировой ткани фактически представляют собой тип стволовых клеток. Путём изолирования подобных клеток и выращивания их в чашке Петри с фактором роста кости, учёные создали скелетные стволовые клетки.
Несмотря на то, что до практического применения ещё очень далеко, специалисты предполагают, что подобные клетки могут быть использованы для замены повреждённых костей и суставов, а также лечения дегенеративных скелетных заболевания (того же остеопороза).
Как отмечается в пресс-релизе, скелетные ткани обладают исключительным регенеративным (восстановительным) потенциалом. Костные дефекты быстро заживают, и некоторые позвоночные животные способны даже регенерировать целые части конечностей.
Между тем регенеративные способности скелетных тканей других позвоночных более ограничены: например, кости мышей и человека могут восстановиться после небольших повреждений, а хрящевые ткани взрослых людей практически не обладают подобной особенностью. Кроме того, и у грызунов, и у людей со временем наблюдается тяжёлая возрастная дегенерация скелетных тканей.
Скелетная дисфункция способна привести к широкому спектру заболеваний. Одним из препятствий лечения подобных состояний является то, что регулирование стволовых клеток в скелетной системе человека оставалось в значительной степени неисследованным.
По этой причине открытие скелетных стволовых клеток может помочь специалистам разработать новые способы лечения подобных заболеваний.
«В течение многих лет велись споры об истинных скелетных стволовых клетках человека», — говорит Ричард Ореффо (Richard Oreffo), биолог, изучающий стволовые клетки в Саутгемптонском университете. По его словам, исследование недвусмысленно демонстрирует, что подобные клетки, во-первых, существуют, а во-вторых, являются самовосстанавливающимися. «Многое ещё предстоит сделать, но это огромный шаг вперёд», — говорит Ореффо.
Ранее авторы проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что стволовые клетки помогут восстановить череп и лицо человека после травмы. Кроме того, учёные выяснили, что магнитные наночастицы помогли всё тем же стволовым клеткам растить кость.
Источник
21 сентября 201815:08
Евгения Ефимова
Недавно исследователи выявили стволовые клетки человека, превращающиеся в клетки кости, хряща и других тканей, составляющих скелет организма.
Долгие годы специалисты всего мира вели настоящую охоту за подобными клетками. Открытие исследовательской группы, три года назад обнаружившей такие же клетки у мышей, поможет в разработке новых методов лечения переломов, повреждений суставов и остеопороза.
В исследовании, опубликованном в издании Cell, авторы показывают, что скелетные стволовые клетки являются самообновляющимися и мультипотентными (способными дифференцироваться в разные типы зрелых клеток одного вида ткани).
Как уже отмечалось выше, учёные не один год занимались поиском скелетных стволовых клеток человека. Благодаря более ранним «охотничьим экспедициям» исследователи обнаружили так называемые мезенхимальные стволовые клетки (МСК). Они способны превращаться в клетки кости и хряща, а также жировой, мышечной, соединительной тканей. Иными словами, МСК являются клетками «широкого профиля».
Исследователи же стремились определить клетки, которые дают начало исключительно скелетной ткани. И в 2015 году специалисты под руководством краниофациального (черепно-лицевого) хирурга из Стэнфордского университета Майкла Лонгакера (Michael Longaker) изучали МСК в организме «радужных мышей».
Речь идёт о грызунах, которые были генетически спроектированы таким образом, что различные типы стволовых клеток имели разные цвета. Это позволяло исследователям точно отслеживать, какие из них порождали клетки, формирующие скелет.
Затем учёные определили гены в этих клетках, выявив генетическую сигнатуру (подпись) для скелетных стволовых клеток у мышей.
Несмотря на этот успех, исследователям было достаточно трудно повторить достижение уже с человеческими скелетными стволовыми клетками. Как говорит Лонгакер, сделать это не так-то просто, поскольку у нас «нет радужных людей».
Специалисты работали с костными тканями человеческих эмбрионов. В них учёные искали клетки, имеющие сходную генетическую подпись со стволовыми клетками мышей в хрящевой пластинке роста (области, где должна расти кость). Из этих клеток исследователи выделили те, которые могли бы точно формировать новые кости и хрящи в чашке Петри.
Чтобы подтвердить, что они действительно нашли скелетные стволовые клетки, учёные получили фрагменты костной ткани взрослого человека, которые недавно были удалены во время операции по замене тазобедренного и коленного суставов. Исследователи находили клетки всё с той же «подписью» и выращивали их в чашке Петри. Клетки вновь сформировали новые кости и хрящи.
Важно, что клетки не превращались в жировую, мышечную или другие ткани.
«Они [клетки] оказались истинными скелетными стволовыми клетками», — отмечает Лонгакер, который к слову, говорит о себе как о «биологе, изучающем стволовые клетки, запертом в теле пластического хирурга».
Чтобы найти надёжный способ производства большего количество подобных клеток, специалисты культивировали некоторые генетически модифицированные клетки взрослых людей под названием индуцированные плюрипотентные стволовые клетки в сосуде с соединениями, которые стимулируют рост костной ткани, и витаминами. Эти клетки также давали начало только костям и хрящам.
Исследование выявило ещё один неожиданный потенциальный источник скелетных стволовых клеток — липосакционный жир.
Определённые клетки под названием стромальные внутри кровеносных сосудов в жировой ткани фактически представляют собой тип стволовых клеток. Путём изолирования подобных клеток и выращивания их в чашке Петри с фактором роста кости, учёные создали скелетные стволовые клетки.
Несмотря на то, что до практического применения ещё очень далеко, специалисты предполагают, что подобные клетки могут быть использованы для замены повреждённых костей и суставов, а также лечения дегенеративных скелетных заболевания (того же остеопороза).
Как отмечается в пресс-релизе, скелетные ткани обладают исключительным регенеративным (восстановительным) потенциалом. Костные дефекты быстро заживают, и некоторые позвоночные животные способны даже регенерировать целые части конечностей.
Между тем регенеративные способности скелетных тканей других позвоночных более ограничены: например, кости мышей и человека могут восстановиться после небольших повреждений, а хрящевые ткани взрослых людей практически не обладают подобной особенностью. Кроме того, и у грызунов, и у людей со временем наблюдается тяжёлая возрастная дегенерация скелетных тканей.
Скелетная дисфункция способна привести к широкому спектру заболеваний. Одним из препятствий лечения подобных состояний является то, что регулирование стволовых клеток в скелетной системе человека оставалось в значительной степени неисследованным.
По этой причине открытие скелетных стволовых клеток может помочь специалистам разработать новые способы лечения подобных заболеваний.
«В течение многих лет велись споры об истинных скелетных стволовых клетках человека», — говорит Ричард Ореффо (Richard Oreffo), биолог, изучающий стволовые клетки в Саутгемптонском университете. По его словам, исследование недвусмысленно демонстрирует, что подобные клетки, во-первых, существуют, а во-вторых, являются самовосстанавливающимися. «Многое ещё предстоит сделать, но это огромный шаг вперёд», — говорит Ореффо.
Ранее авторы проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) рассказывали о том, что стволовые клетки помогут восстановить череп и лицо человека после травмы. Кроме того, учёные выяснили, что магнитные наночастицы помогли всё тем же стволовым клеткам растить кость.
Источник