Thérapie par cellules souches est prometteuse comme alternative potentielle pour les opérations de greffe osseuse

Une étude publiée cette semaine confirme la valeur potentielle de cellules souches dans la réparation des blessures graves impliquant la perte de la structure osseuse.

L'étude montre que la prestation des cellules souches sur un échafaudage de polymère pour traiter de grandes zones d'os manquant conduit à la formation des os et de meilleures propriétés mécaniques par rapport au traitement par le seul échafaud. Ce type de traitement thérapeutique pourrait être une alternative potentielle à l'os opérations de greffage.

«Lésions osseuses massives sont parmi les problèmes les plus difficiles que les chirurgiens orthopédistes du visage, et ils sont généralement vus comme une suite d'accidents ainsi que chez les soldats revenant de la guerre", a déclaré l'auteur de l'étude de Robert Guldberg, professeur au Georgia Tech Woodruff école de génie mécanique. «Cette étude montre qu'il ya promesse dans le traitement de ces lésions en livrant des cellules souches à l'endroit de la blessure. Ce sont des blessures qui ne guérissent pas sans intervention médicale importante."

Détails de la recherche ont été publiés dans l'édition de début de la revue Actes de l'Académie Nationale des Sciences le 11 Janvier 2010. Ce travail a été financé par le National Institutes of Health et la National Science Foundation.

L'étude a été menée chez des rats dans laquelle deux os de lacunes huit millimètres de longueur ont été créées pour simuler des blessures massives. Une lacune a été traitée avec un polymère ensemencés échafaudage avec des cellules souches et l'autre avec échafaudage seulement. Les résultats ont montré que les blessures traitées avec des échafaudages de cellules souches a montré la croissance osseuse significativement plus que les blessures traitées avec des échafaudages seulement.

Guldberg et génie mécanique étudiant diplômé Kenneth Dupont expérimenté avec des échafaudages contenant deux types différents de cellules souches humaines - la moelle osseuse mésenchymateuses cellules souches adultes et cellules amniotiques fluides souches fœtales.

"Nous avons pu évaluer directement le potentiel thérapeutique des cellules souches humaines pour réparer les défauts grand os en les implantant dans des rats avec un système immunitaire réduite", a expliqué Guldberg, qui est aussi le directeur de l'Institut pour la bio-ingénierie et Petit Bioscience à Georgia Tech .

Micro-CT mesures ont montré aucune différence significative dans la régénération osseuse entre les deux groupes de cellules souches. Cependant, la combinaison des deux types de cellules souches produites volume osseux nettement plus élevés et de la force par rapport aux échafaudages sans augmentation cellulaire.

Bien que la livraison de cellules souches considérablement amélioré la croissance des os et des propriétés biomécaniques, il n'a pas été en mesure de constamment réparer la lésion. Huit semaines après le traitement, l'os nouveau comblé les lacunes dans quatre des neuf défauts traités avec des échafaudages ensemencés avec des cellules souches adultes, l'un des neuf défauts traités avec des échafaudages ensemencés avec des cellules souches fœtales, et aucun des défauts traités avec le seul échafaud.

"Nous avons pensé que la régénération fonctionnelle des défauts osseux peuvent avoir été limitée par les cellules souches migrent loin du site de la lésion, nous avons donc décidé d'enquêter sur le sort et la distribution des cellules livré", a déclaré Guldberg.

Pour ce faire, les cellules souches Guldberg étiquetés avec des points quantiques fluorescentes - à l'échelle nanométrique des particules qui émettent de la lumière lorsqu'ils sont excités par le rayonnement infrarouge proche - pour suivre la distribution de cellules souches après la livraison sur les échafauds et complété les mêmes expériences que décrit précédemment .

Tout au long de toute l'étude, les chercheurs ont observé la fluorescence significative aux sites tige échafaudage cellulaire. Toutefois, à compter de sept à 10 jours après le traitement, les signaux apparu sur les sites d'échafaudage seule. Une analyse supplémentaire avec immunomarquage a révélé que les points quantiques présents sur les sites échafaudage ne sont contenues dans des cellules appelées macrophages inflammatoires qui avaient pris les points quantiques libéré de cellules souches mortes.

"Bien que notre étude montre que l'ensemble tige de thérapie cellulaire a beaucoup de promesses pour le traitement des défauts osseux massifs, cette expérience montre que nous avons encore besoin de développer une méthode améliorée de livrer les cellules souches afin qu'ils restent en vie plus longtemps et donc rester à la blessure site plus longtemps ", a expliqué Guldberg.

Les chercheurs ont également constaté que les points quantiques diminué la fonction des cellules souches transplantées et donc leur effet thérapeutique. Lorsque les cellules souches ont été marquées avec des points quantiques, les résultats montrent une incapacité à améliorer la formation des os ou des défauts de ponts. Cependant, la même concentration faible de points quantiques n'affectait pas la viabilité cellulaire ou la capacité des cellules souches pour devenir des cellules osseuses dans les études de laboratoire.

"Bien que des études in vitro en laboratoire demeurent importantes, ce travail fournit une preuve supplémentaire que bien caractérisés dans des modèles in vivo sont nécessaires pour tester la capacité des stratégies de tissus régénérables à intégrer efficacement et restaurer la fonction dans les organismes vivants complexes", a ajouté Guldberg. «Amélioration des méthodes de suivi des cellules non-invasive qui ne modifient pas la fonction des cellules in vivo sont nécessaires pour optimiser les stratégies de cellules souches de livraison et de comparer l'efficacité de différentes sources de cellules souches pour la régénération des tissus."

Guldberg explore actuellement d'autres méthodes de suivi des cellules, telles que la modification génétique des cellules souches pour exprimer la protéine fluorescente verte et / ou d'autres enzymes luminescents tels que la luciférase. Il étudie également l'ajout de la programmation des signaux à l'échafaud qui dirigera les cellules souches à se différencier en cellules osseuses. Ces signaux peuvent être particulièrement efficaces pour les cellules souches fœtales, qui sont censées être plus primitifs que les cellules souches adultes, selon Guldberg.

Leçons tirées des travaux en cours sont également appliqués à développer des thérapies par cellules souches pour les graves blessures aux tissus composites multiples, y compris des os, des nerfs, vaisseaux sanguins et des muscles. Ce travail de suivi est menée dans le centre de Georgia Tech pour la bio-ingénierie de pointe pour de survie des soldats en collaboration avec Ravi Bellamkonda et Barbara Boyan, professeurs au Département H. Coulter Wallace de génie biomédical à Georgia Tech et l'Université Emory.

Source: Georgia Institute of Technology Research Nouvelles
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