Чтобы лечить большие разрывы в длинных костях, таких как бедренная кость, которые возникают в результате удаления костной опухоли или разрушительной травмы, исследователи из Penn Medicine и Университета Иллинойса в Чикаго разработали процесс, который частично воссоздает процесс роста кости, который происходит до рождения. Дефект кости более двух сантиметров считается существенным, и в настоящее время показатели успешного заживления составляют 50 процентов или меньше, при этом неудача часто приводит к ампутации. Команда надеется, что их метод, который они разработали на моделях грызунов для имитации процесса быстрого роста костей плода, может существенно улучшить показатели успеха. Их результаты опубликованы в Science Translational Medicine.
"Очень мало известно о том, как механическая среда в костных дефектах влияет на способность пересаженных клеток способствовать регенерации дефектов," сказал старший автор Эбен Альсберг, Ph.D., Ричард и Лоан Хилл профессор биоинженерии и ортопедии в Университете Иллинойса в Чикаго. "В этой работе мы показали, насколько критически важны механические силы в этом процессе при имплантации конструкций конденсации стволовых клеток."
Исследователи не только изучали разблокированные пластины, но и изучали различия, возникающие при разблокировке пластин. Один набор был разблокирован примерно через четыре недели после того, как они были поставлены на место, в то время как другие были разблокированы сразу. Через 12 недель после установки пластин рост кости для пластин, разблокированных через месяц, был втрое больше, чем для пластин, которые оставались жесткими все время. При немедленной разблокировке пластин рост кости увеличивался вдвое по сравнению с использованием жестких пластин.
"Хотя эта работа находится на начальной стадии, возможно, что эти открытия могут повлиять на то, как лечить незаживающие костные дефекты в отношении как фиксации, так и других терапевтических стратегий трансплантации," сказал Альсберг.
Двигаясь вперед, исследователи считают, что потребуются дальнейшие доклинические исследования, чтобы определить, как этот процесс и его результаты могут быть использованы в клинике. Кроме того, долгосрочная цель состоит в том, чтобы составить карту не только процессов развития и регенерации самих костей, но и других тканей, потенциал регенерации которых ограничен, например, хрящей у пациентов с остеоартритом.
"Устройства и методы, которые мы разрабатываем в результате этого исследования, также могут повлиять на то, как мы проводим физиотерапию после травм," Беркель объяснил. "Наши результаты подтверждают зарождающуюся парадигму «регенеративной реабилитации», концепцию, сочетающую принципы физиотерапии и регенеративной медицины. Наша цель – понять, как механические стимулы влияют на поведение клеток, чтобы лучше повлиять на результаты лечения пациентов без дополнительных лекарств или устройств."