Tkáňové inženýrství má na kontě další úspěch – chrupavku kyčle  
Akademici z Washington University School of Medicine v St. Louis se spojili s praktiky ze společnosti Cytex Therapeutics Inc. v Durhamu v Severní Karolíně a je z toho pro autory sláva v podobě publikace vydávané americkou Akademií věd a pro pacienty alternativa kovové hlavice kyčelního kloubu.

Lazarů, kteří po operaci už po světě běhají s novými kyčlemi, jsou miliony. Většinou jim náhrady slouží k naprosté spokojenosti a zdálo by se, že vymýšlet něco trvanlivějšího, než nynější  „ložisko z nerezu“, je nesmysl. Jenže tomu ani zdaleka tak není. Lékaři to, čemu se říká totální endoprotéza, už mladším pacientům ani dělat nechtějí. Slovem mladší se tu míní ti, kterým ještě není padesát.

 

Prostorové syntetické lešení z biologicky odbouratelného materiálu je vytvarováno jako kloubní hlavice. Pokrývá ho chrupavka. Vytvořily ji kmenové buňky, které vědci získali z tkáně podkožního tuku. (Kredit: Guilak laboratory)
Prostorové syntetické lešení z biologicky odbouratelného materiálu je vytvarováno jako kloubní hlavice. Pokrývá ho chrupavka. Vytvořily ji kmenové buňky, které vědci získali z tkáně podkožního tuku. (Kredit: Guilak laboratory)

Podplácení a dělání se starším, se v tomto případě nevyplácí. Ortopedi ke své nechuti mají pádný důvod. Ukázalo se, že protetické klouby dobře slouží obvykle tak asi patnáct až dvacet let. Aktivnějším pacientům, kteří kloub více zatěžují (zvláště ty „cementované“ varianty), odchází  ještě mnohem dříve. Laickou představu, že když je titan vhodný pro rakety, je dost dobrý i pro nás, musíme opustit. Důvodů, proč nás časem endoprotézy zrazují, se vyvrbila celá řada. Od šlendriánství v materiálu (i u nás se některé kloubní hlavice pacientům musely vyměňovat už po pěti letech), až po důvod, za který nikdo nemůže. Souvisí s tím, že naše kost ani ve stáří, není mrtvá. Buňky zvané osteoklasty jí neustále rozebírají, aby jejich kolegyně (osteoblasty), ji jako novou trámčinu na stejném místě zase budovaly. Kost se obnovuje i v místech, kam chirurg, aby nám to pořádně drželo, kladívkem natloukl (do dutiny stehenní kosti) tu část náhrady, na kterou se pak šroubuje vlastní hlavice umělého kloubu. I když je dřík držící  v dřeňové kanálu poctivě zacementován, zmíněná přestavba kosti ráda přivodí, že se ukotvení v kosti nepatrně uvolní. Jenže i to nepatrné „viklání“ dokáže náš imunitní systém pořádně rozčílit a přivodit zánět. Tak se stává, že řízením osudu se vracíme tam, kde jsme byli před operací. Sebemenší pohyb se znovu stává utrpením a kromě toho se nám infekce roznáší i do dalších míst. Rády se přidávají záněty zubních kostních lůžek, potíže při močení, zvyšuje se riziko zánětlivých onemocnění srdce,…  Reoperace zaníceného kyčle s infekčními ložisky na vícero místech těla, není bez rizika a moc optimismu nenabízí.

 

To, čemu odborníci říkají „hluboký infekt“, je asi tou nejhorší komplikací, která by nás mohla potkat. Nejen, že znamená vyjmutí endoprotézy, ale i komplikovanou léčbu s proplachováním lůžka antibiotiky a nikdy není dopředu jasné, zda se lékaři ještě odhodlají nám nový kloub znovu voperovat.

 

Biotechnologické centrum v Severní Karolíně. Kredit  Cytex Therapeutics Inc.
Biotechnologické centrum v Severní Karolíně. Kredit Cytex Therapeutics Inc.

 

Není divu, že ortopedi už delší dobu pošilhávají po možnosti, která by stávající díly z nerezu a keramiky, nahradila něčím přirozeným. Podobně, jako se již v cévní chirurgii začínají zabydlovat výměny zkornatěných tepen za „trubky“ vypěstované na míru v laboratoři. Protože jde o náhrady z vlastních pacientových buněk, pokud se operatérovi podaří je správně našít, nikdy u nich už žádné výše popsané komplikace s odhojovací reakcí a zánětem, nehrozí.    Dalo se očekávat, že někdo s něčím podobným, co po ortopedické a imunologické stránce bude k našim tělesným schránkám šetrnější, brzo přijde. Ideál v tomto případě je nahrazovat vydřenou kluznou kloubní plochu novou chrupavkou. Při takovém řešení by se nemusel ani resekovat krček stehenní kosti.

Z publikace v prestižním mediu to dělá dojem že američtí výzkumníci s něčím takovým již delší dobu koketovali a že se jim konečně začalo dařit. Předvedli řešení, které by kulhajícím, z řad mladších ročníků (kterým nechtějí totální endoprotézu provádět), mohlo situaci řešit. Navíc by se poměrně komplikovaná operace, podstatně zjednodušila. Zákrok by se omezil jen na opracování hlavice po němž by následovalo „nasazení nové chrupavky“. Pochopitelně, že by šlo o chrupavky vypěstované z vlastních buněk. Doba rekonvalescence by se jednodušším zákrokem také podstatně zkrátila. 

Farshid Guilak, profesor ortopedie a vůdčí osobnost výzkumného kolektivu, již takovou pěstovanou chrupavku předvedl. Komentoval to slovy:  "Vyvinuli jsme způsob, jak obnovit funkci artritického kloubního spoje. Použili jsme k tomu  pacientových vlastních kmenových buněk. Spolu s genovou terapií, která zajistí uvolňování protizánětlivých molekul, by mělo toto řešení udržet artritidu na uzdě. I když je naší snahou nahradit kovové klouby natrvalo, přínosem by bylo i jen kdyby se podařilo oddálit čas, než mladým pacientům půjde provést klasické řešení kovem a plastem."

Ali Rossová a Farshid Guilak ukazují kultivační kontejner v němž prototyp náhrady kloubní chrupavky pěstují. Přirozený pokryv kloubní hlavice vyrostl na tkanině osázené lidskými buňkami. (Kredit: Robert Boston, Washington University School of Medicine )
Ali Rossová a Farshid Guilak ukazují kultivační kontejner v němž prototyp náhrady chrupavky pěstují. Přirozený pokryv kloubní hlavice vyrostl na tkanině osázené lidskými buňkami. (Kredit: Robert Boston, Washington University School of Medicine )

Dělá to dojem, že profesor nemluví jen tak do větru. V rukávu má obrázky. To, co vypadá jako kopeček zmrzliny, je ve skutečnosti koule porostlá chrupavkou. Její podklad utkali z přibližně 600 vláken materiálu označovaného jako PLC. Chemicky to je poly ε-caprolakton. Biologicky rozložitelný materiál o němž je známo, že tělo nedráždí. Textilní lešení zformované do tvaru hlavice, poskytlo implantovaným buňkám oporu a chová se k nim podobně, jako přirozená tkáň chrupavky. Formu osázeli vědci příslušně nasměrovanými kmenovými buňkami. Ty se vědcům podařilo získat poměrně  snadno. Nějakou dobu už neplatí, že tuková tkáň patří mezi ty, které mají konečný počet buněk a bytní jen tukem, kterým se buňky vycpávají. Ve Stanfordu jiný kolektiv napsal kuchařku, jak z toho, co se tak těžko schovává do plavek, se dají izolovat kmenové buňky.  Guilakův tým je ve své práci označuje zkratkou  „ASCs buňky“.  Těmito buňkami kulovou plochu osel  a v inkubátoru s kultivačním mediem jim z nich vyrostla opravdová, lidská chrupavka. 

Na zdravotnických fórech se již objevují komentáře, že slibné předvedené pěstování náhradních kloubů, nemusí být pro každého. I když jde v tomto případě o buňky tělu vlastní, nemusí se všem pozdávat „dotatečně vlastní“. Jsou totiž geneticky upravené. Vědci je pozměnili tak, aby si samy uměly  tvořit protizánětlivou substanci. V případě potřeby je pak stačí k tomu pošťouchnout látkou označovanou DOX. Jde o antibiotikum doxycyklin.  Jeho úkol ale není v tomto případě  zánět léčit. Aplikuje se jen v nepatrném množství jako spouštěč tvorby proteinových protizánětlivých molekul. Tím co léčí jsou ale antagonisté receptoru interleukinu (IL-1Ra ). Pokud by se zánět vracel, což se i u stávajících endoprotéz rádo stává, šlo by produkci protizánětlivé substance v místě konkrétního kloubu, kdykoliv zopakovat. „Samoléčba“ buněk a její snadné zapínání a vypínání, je asi tím největším přínosem nové metody. Zánět je tím, co buňkám, majícím v popisu práce obnovu chrupavky, by jejich bohulibou činnost mohlo hatit a vracet vše zase zpátky do stavu „vydřeného“ kloubu.

 

 

Washington University School of Medicine, mateřské pracoviště F. Guliaka je součástí centra zdravotnických institucí a v městě St. Louis zabírá celou oblast metropole v popředí. (Kredit: WUSM)
Washington University School of Medicine, mateřské pracoviště F. Guliaka je součástí centra zdravotnických institucí a v městě St. Louis zabírá celou oblast metropole v popředí. (Kredit: WUSM)

Vylepšená chrupavka by se paradoxně mohla stát oním kamenem sváru.  Odolnost k zánětu buňkám Guilakův tým vštěpil pomocí transgenů. K jejich dopravě do buněk použili lentivirový vektor. Virům podobný přenašeč, který deponuje svůj náklad informace (transgenu) přes membránu do buněčného jádra, přilepili na vlákna z nichž předtím utkali kostru kloubní hlavice. To znamená, že lidské buňky, kterými hlavici osázeli, byly zpočátku „normální“ a schopností tvořit protizánětlivou substanci se infikovali až v průběhu svého pobytu ve svém novém bydlišti. Jako buňky našich tukových faldů nic takového nedovedly. Na kulové platformě se to naučily, ale stala se z nich tkáň „geneticky modifikovaná“. To je ten důvod, proč se očekává, že podobně jako někteří pacienti nesouhlasí s transfuzí, jiní odmítají vakcinace, bude i tato léčba pro mnohé nepřijatelná. A nemusí prý jít o malý počet. Institucí, které nabádají své ovečky, že vylepšování našich těl genetickými modifikacemi je něco, co lidem nepřísluší, není zrovna málo.          

Američanů, kterým činí problém se kvůli osteoartróze pohybovat, je okolo třiceti milionů.  U nás nebude situace o mnoho jiná a počet trpících lze odhadnout zhruba na jeden milion. Odhady postižených navíc každoročně rostou a ještě horší je, že stále častěji v nich jde o osoby ve věkové kategorii 40 až 65 a dokonce i ještě mladší. Těm co je pod padesát dnes nejsou vhodnými kandidáty pro totální endoprotézu a právě jim by nový způsob léčby mohl zajistit mobilitu. A nemuselo by to trvat dlouho, podle Guilakova vyjádření již implantáty testují na laboratorních zvířatech. Pokud vše půjde podle předpokladů, lidé by jejich endoprotézy mohly dostat během tří let.

 

 

Pro slabší povahy, co nesnášejí pohled na krev, jen kreslená teorie:

 

 

Realistické záběry toho, co s námi provádějí na sále u klasické náhrady kyčelního kloubu


Literatura

Washington University School of Medicine

Moutos FT, Glass KA, Compton SA, Ross AK, Gersbach CA, Guilak F, Estes BT. Anatomically shaped tissue-engineered cartilage with tunable and inducible anti-cytokine delivery for biological joint resurfacing. Proceedings of the National Academy of Sciences. July 18, 2016. www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1601639113

Autor: Josef Pazdera
Datum: 21.07.2016
Tisk článku

Na úsvitu civilizace - výběr Reader´s Digest
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 299 Kč
cena: 254 Kč
Na úsvitu civilizace
výběr Reader´s Digest
Související články:

Bolí vás klouby? Spolkněte tyhle hlísty     Autor: Josef Pazdera (15.06.2016)
Personalizovaní nano-trojani     Autor: Josef Pazdera (21.06.2016)



Diskuze:

A co tak prestat starnut pomocou tukovych (kmenovych) buniek ?

Richard Palkovac,2016-07-22 10:27:40

Vycucnut kus svojho tuku a streknut ho tam, ked je potrebne, kde delenie povodnych buniek je uz unavene a ta cast tela uz prilis starne ?

A zacat tak mladnut ?

Odpovědět

Kmenove bunky.

Richard Palkovac,2016-07-22 08:58:12

Zaujimave, ale kde zoberiem svoje kmenove bunky, ked mi ich pri mojom narodeni nikto neuschoval ?

Odpovědět


Re: Kmenove bunky.

Vojtěch Kocián,2016-07-22 09:32:47

V textu je několikrát zmíněno, že z tukové tkáně pacienta. Mimochodem podobným způsobem se léčí artritida u psů. Tam se snad dokonce namnožené kmenové buňky podávají přímo do kloubu injekčně bez nutnosti růstu tkáně mimo tělo a složité operace.

Odpovědět


Re: Re: Kmenove bunky.

Richard Palkovac,2016-07-22 09:48:00

Aha , diki, je to dokonca pod prvym obrazkom uvedene.

Odpovědět

Kloubní náhrady.

Vlastislav Výprachtický,2016-07-21 19:12:03

pRO KLOUBNÍ NÁHRADY BY SE MOHL ALIKOVAT 3 D TISK, S VYUŽITÍM NANOKERAMIKY. Povrch kloubu pak může být povrchově upraven pro výstelku s chrupavkou. K fixaci kloubní náhrady lze použít speciálních lepících materiálů, nejlépe porézních pro možnosti rychlé afinity a tedy srůstu.

Odpovědět


Re: Kloubní náhrady.

Alexandr Kostka,2016-07-25 11:31:44

Netuším jak u kloubu, ale vím, že to tak dělali u kosti. Konkrétně, četl jsem článeček o náhradě kusu lebky. pacienta prohnali CT, z toho počítač domodeloval chybějící část kosti, 3d tiskárna udělala plastovou matrici a tu pak v živném roztoku nechali zarůst kostí z pacientových kmenových buněk.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni