Группа исследователей из Департамента биомедицины Базельского университета и Университетской клиники Базеля выращивает хрящевую ткань из клеток носовой перегородки для восстановления суставного хряща в колене. Команде под руководством профессора Ивана Мартина и профессора Андреа Барберо уже удалось сделать это в начальных клинических исследованиях изолированного повреждения хряща, и теперь они сообщили, что этот подход также может быть подходящим для дегенеративных заболеваний суставов, таких как остеоартрит.
Их результаты были опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
Остеоартрит связан с деградацией хряща, что может вызвать сильную боль и снизить подвижность. Терапевтический подход до сих пор направлен на паллиативное лечение воспаления и боли до тех пор, пока замена коленного сустава протезным имплантатом не станет неизбежной. Однако суставные протезы имеют ограниченную долговечность, что делает лечение проблематичным, особенно у молодых пациентов.
От носа до колена
Возможной альтернативой может быть восстановление суставного хряща с использованием искусственной хрящевой ткани. С этой целью исследовательская группа в сотрудничестве с ортопедами и пластическими хирургами из Университетской больницы Базеля берет образец ткани из носовой перегородки пациента, культивирует изолированные хрящевые клетки и использует их для выращивания хрящевого слоя, который затем хирургическим путем имплантируется. в коленный сустав.
В отличие от травматических и ограниченных дефектов хряща, например, после спортивных травм, тканевая среда коленного сустава с остеоартритом характеризуется стойкими воспалительными реакциями. «Сначала мы должны были проверить, не произошло ли повреждение и дегенерация хряща под действием воспалительных факторов», – объясняет Иван Мартин.
Исследователи во главе с докторантом профессора Мартина Линой Асеведо Руа, руководителем проекта доктором. Каролиина Пелттари и хирург-ортопед д-р. Маркус Мумме первоначально протестировал культивируемую хрящевую ткань человека на наличие воспалительных факторов на различных моделях в лаборатории и на небольших экспериментальных животных.
Затем они протестировали прочность хрящевой ткани при одновременном воспалительном и механическом стрессе, используя хрящевые клетки из носа овцы в коленном суставе с остеоартритом тех же животных.
Клетки хряща с противовоспалительными свойствами
Результаты экспериментов на животных были обнадеживающими – ткань, созданная из клеток носового хряща, оказалась не только чрезвычайно прочной, но и противодействовала воспалительным реакциям.
Дальнейший анализ показал, что этот эффект может быть связан с тем фактом, что молекулярный сигнальный путь, который постоянно активируется при остеоартрите (сигнальный путь WNT), подавляется наличием клеток носового хряща.
Объясняя удивительные свойства носового хряща, профессор Мартин говорит: «В отличие от хрящевой ткани в суставах, эти хрящевые клетки происходят из клеток-предшественников нейроэктодермы и поэтому обладают отчетливой регенеративной и адаптивной способностью (пластичностью). Ткани, выращенные из клеток носового хряща, по-видимому, также сохраняют эти особые свойства."
После успешных испытаний на животных исследователи также протестировали этот подход на двух молодых пациентах, страдающих тяжелым остеоартритом, вероятно, из-за смещения костей ног.
Их альтернативным лечением был бы протез коленного сустава.
Меньше боли, восстановился сустав
После имплантации хряща, созданного из собственных носовых хрящевых клеток пациентов, эти два субъекта сообщили об уменьшении боли и повышении качества жизни. У одного из двух пациентов исследователи также смогли определить с помощью изображений МРТ, что кости в коленном суставе были дальше друг от друга, чем раньше, что свидетельствует о восстановлении сустава.
Со вторым пациентом они не смогли выполнить какие-либо МРТ из-за ограничений на поездки во время пандемии и смогли только опросить его, чтобы получить субъективную оценку.
Кроме того, поскольку смещение костей у обоих пациентов можно исправить хирургическим путем и, таким образом, устранить наиболее вероятную причину их остеоартрита, исследователи уверены, что пациенты смогут обойтись без протезов коленного сустава, по крайней мере, в течение некоторого времени.
«Наши результаты позволили нам заложить биологическую основу терапии, и мы настроены осторожно и оптимистично», – говорит Мартин. Этот подход сначала необходимо будет дополнительно оценить для лечения пателлофеморального остеоартрита с помощью углубленных клинических испытаний, для которых команда получает финансовую поддержку в рамках программы Innovation Focus («Регенеративная хирургия») Университетской клиники Базеля.
Исследователи также стремятся продолжить разработку метода для других типов остеоартрита, чтобы иметь возможность лечить более широкий спектр пациентов.