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Il tessuto dell'ingegnere degli scienziati innesta per la sostituzione unita personale

La giunzione temporomandibular (TMJ), che forma la parte arretrata della mascella più bassa e connette la vostra mascella al vostro cranio, è anatomicamente un complesso e una struttura altamente caricata che consistono della cartilagine e dell'osso. Circa 10 milione di persone negli Stati Uniti da solo soffrono da disfunzione di TMJ dovuto i difetti di nascita, il trauma, o la malattia.

I trattamenti correnti variano dalle iniezioni steroidi che forniscono soltanto un sollievo di dolore temporaneo, alle ricostruzioni chirurgiche facendo uso del tessuto erogatore prostetico o dell'unità e spesso non riescono a fornire la riparazione duratura. I ricercatori hanno cercato un migliore modo trattare TMJ, compreso lo studio degli innesti biologici di TMJ sviluppati in laboratorio che potrebbe integrare con i tessuti indigeni, ricostruire col passare del tempo la giunzione e svolgere tutta la vita la funzione per il paziente.

Un gruppo pluridisciplinare da assistenza tecnica di Colombia, dall'istituto universitario di Colombia di odontoiatria e dal dipartimento del LLC della medicina, di Louisiana State University, di LaCell e delle scienze di Obatala ora ha innesti viventi bioengineered dell'cartilagine-osso TMJ, abbinati precisamente al destinatario, sia biologicamente che anatomicamente. Il loro studio più recente, pubblicato oggi nella medicina di traduzione di scienza, configurazioni sopra una serie lunga di loro sviluppi precedenti che hanno cominciato nel 2005 sulla cartilagine e sull'osso funzionali della bioingegneria per i modelli a ricupero del tessuto e della medicina della malattia.

Gli autori hanno usato il minipig di Yucatan per stabilire la loro metodologia per ricostruzione di TMJ facendo uso delle proprie celle dei destinatari. Il gruppo ha isolato le cellule staminali da una piccola quantità di grasso ottenuta da ogni animale, ampliata le celle nella cultura per ottenere un numero sufficiente per un grande innesto ed indotta loro nella cartilagine e nell'osso che formano le celle. Facendo uso di montaggio rappresentazione-guida, i ricercatori hanno modellato un blocco di matrice bovina decellularized clinicamente usata dell'osso nella geometria esatta del TMJ che è riparata. Hanno infuso questa impalcatura con le celle diformazione, mentre inducevano la formazione della cartilagine comprimendo uno strato superficiale spesso da 1 millimetro delle celle mesenchymal condensate. Hanno sviluppato la camera di corrispondenza del bioreattore in modo che l'impalcatura inserita strettamente in, come una mano in un guanto.

Poiché la cartilagine e l'osso si formano in condizioni ambientali varie, la formazione di innesti di TMJ ha richiesto un bioreattore specializzato che ha fornito un'offerta separata dei terreni di coltura della cartilagine e dell'osso alle due regioni del tessuto. L'aspersione ottimizzata ricercatori del terreno di coltura tramite l'osso e flusso sopra la superficie della cartilagine per soddisfare la nutrizione distintamente differente e le richieste fisiche di segnalazione dei due tessuti. Una volta che tutte queste circostanze esigenti fossero riempite, il gruppo ha impiantato gli innesti individualizzati di TMJ negli animali da laboratorio per sei mesi per determinare l'abilità degli innesti sostituire a strutturalmente e dal punto di vista funzionale la giunzione indigena.

Che cosa abbiamo trovato in questo lavoro recente potrebbe essere trasformatore. Questi innesti hanno avuti un aspetto stratificato del tipo di indigena, hanno integrato bene con i tessuti circostanti e se la funzione biologica e meccanica della giunzione indigena. Crediamo che questa metodologia potrebbe essere estendere alla bioingegneria altre giunzioni ed a stabilire i modelli ad alta fedeltà per lo studio delle malattie unite.„

Gordana Vunjak-Novakovic, professore universitario, il professor delle fondamenta di Mikati di assistenza tecnica biomedica e di scienze mediche ed il professor di odontoiatria

Vunjak-Novakovic ha notato che la dimensione ed il profilo del gruppo di ricerca multi-istituzionale di 18 ricercatori con competenza nella bioingegneria, nella chirurgia, nelle cellule staminali, nella rappresentazione, nella progettazione del bioreattore e nella modellistica matematica riflette la complessità di questo progetto di traduzione, che ha richiesto quattro anni per completare.

L'uso del bioreattore di doppio-flusso era critico allo studio. “Sviluppare questo bioreattore unico era strumentale per la formazione di innesti compositi dell'cartilagine-osso,„ dice Vunjak-Novakovic. “Ogni tessuto è stato mantenuto all'interno dei sui propri “posto adatto, “mentre permettendo comunicazione fra cartilagine e l'osso diffondendo i fattori, appena come nel nostro organismo. Acommodating la forma complessa del TMJ era una difficoltà che supplementare abbiamo dovuto superare, con la sperimentazione creativa e studi di modellistica.„

Studi gli autori principali David Chen e Josephine Wu, studenti di PhD di assistenza tecnica biomedica che lavorano nel laboratorio di Vunjak-Novakovic, aggiunge, “vedendo l'evoluzione dei nostri innesti del tessuto era immensamente emozionante. Ogni fase ritenuta come una pietra miliare, dal raggiungimento del nascente, strato sottile di cartilagine in laboratorio, alla prima occhiata dopo impianto nello spazio unito curativo, completo con una cartilagine completamente formata e stratificata.„

Per coincidenza, lo studio sta pubblicando nel momento in cui il epiBone, una società lanciata dal laboratorio di Vunjak-Novakovic per sviluppare una conduttura dell'osso, la cartilagine ed i prodotti compositi della osso-cartilagine, sta iniziando uno studio clinico di fase I/II per valutare il suo prodotto dell'osso in pazienti con i difetti di continuità della mascella più bassa che richiedono la ricostruzione. Questo test clinico è destinato per creare gli innesti viventi dell'osso che possono stare bene ad una parte senza cuciture dell'organismo di un paziente, in base alla stessa tecnologia fondamentale dello studio presente.

I ricercatori sottolineano che più lavoro deve essere fatto prima che gli innesti paziente-adattati di TMJ possano trasformarsi in in una realtà clinica. Gli studi durante i periodi più lunghi sono necessari completamente capire la progressione di ricostruzione del tessuto. Inoltre, i ricercatori sono interessati nell'estensione della loro metodologia fino l'esplorazione della diversità della popolazione paziente e lo studio della riparazione di TMJ in funzione dell'età, del sesso, o della presenza di malattia scheletrica o di circostanze sistematiche pertinenti.

Source:
Journal reference:

Chen, D., (2020) Tissue engineered autologous cartilage-bone grafts for temporomandibular joint regeneration. Science Translational Medicine. doi.org/10.1126/scitranslmed.abb6683.