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El tejido del ingeniero de los científicos injerta para el repuesto común personalizado

La junta temporomandibular (TMJ), que forma la porción trasera del maxilar inferior y conecta su boca con su cráneo, es anatómico un complejo y una estructura altamente cargada que consisten en el cartílago y el hueso. Cerca de 10 millones de personas de en los Estados Unidos solamente sufren de la disfunción de TMJ debido a los defectos de nacimiento, al trauma, o a la enfermedad.

Los tratamientos actuales colocan de las inyecciones esteroides que ofrecen solamente un alivio del dolor temporal, a las reconstrucciones quirúrgicas usando tejido prostético del dispositivo o dispensador de aceite, y no pueden a menudo ofrecer la reparación duradera. Los investigadores han buscado una mejor manera de tratar TMJ, incluyendo la investigación de los injertos biológicos de TMJ crecidos en el laboratorio que podría integrar con los tejidos nativos, remodelar la junta en un cierto plazo, y ofrecer de siempre la función para el paciente.

Las personas multidisciplinarias de dirigir de Columbia, de la universidad de Columbia del remedio dental y del departamento del remedio, del LLC de la universidad de estado de Luisiana, de LaCell, y de las ciencias de Obatala ahora tienen injertos vivos bioengineered del cartílago-hueso TMJ, igualados exacto al beneficiario, biológico y anatómico. Su estudio más reciente, publicado hoy en remedio de translación de la ciencia, estructuras sobre una serie larga de sus progresos anteriores que comenzaron en 2005 por el cartílago y el hueso funcionales de la bioingeniería para los modelos regeneradores del remedio y del tejido de la enfermedad.

Los autores utilizaron el minipig de Yucatán para establecer su metodología para la reconstrucción de TMJ usando las propias células de los beneficiarios. Las personas aislaron a las células madres de una pequeña cantidad de grasa obtenida de cada animal, desplegada las células en cultura para obtener un suficiente número para un injerto grande, e inducida les en el cartílago y el hueso que formaban las células. Usando la fabricación proyección de imagen-conducida, los investigadores dieron forma una cuadra de la matriz bovina decellularized clínico usada del hueso en la geometría exacta del TMJ que era reparada. Infundieron este andamio con las células de hueso-formación, mientras que inducían la formación del cartílago condensando una capa superficial gruesa de 1 milímetro de células mesenquimales condensadas. Construyeron la cámara de igualación del biorreactor de modo que el andamio ajustado apretado en él, como una mano en un guante.

Porque el cartílago y el hueso forman bajo diversas condiciones ambientales, la formación de injertos de TMJ requirió un biorreactor especializado que ofreció un abastecimiento separado de medios de cultivo del hueso y del cartílago a las dos regiones del tejido. La perfusión optimizada investigadores del medio de cultivo a través del hueso y flujo sobre la superficie del cartílago para cumplir la nutrición distintamente diversa y los requisitos físicos de la transmisión de señales de los dos tejidos. Una vez que todas estas condiciones exigentes fueron cumplidas, las personas implantaron los injertos individualizados de TMJ en los animales de experimento por seis meses para determinar la capacidad de los injertos reemplazar a estructural y funcionalmente la junta nativa.

Qué encontramos en esta nueva obra podría ser transformativo. Estos injertos tenían a nativo-como aspecto estratificado, integraron bien con los tejidos circundantes, y con tal que la función biológica y mecánica de la junta nativa. Creemos que esta metodología se podría ampliar a la bioingeniería otras juntas, y a establecer los modelos de alta fidelidad para estudiar enfermedades comunes.”

Gordana Vunjak-Novakovic, catedrático, el profesor del asiento de Mikati de la ingeniería biomédica y de las ciencias médicas, y profesor del remedio dental

Vunjak-Novakovic observó que la talla y el perfil del equipo de investigación multi-institucional de 18 investigadores con experiencia en bioingeniería, cirugía, células madres, proyección de imagen, diseño del biorreactor, y el modelado matemático refleja la complejidad de este proyecto de translación, que tardó cuatro años para terminar.

El uso del biorreactor del doble-flujo era crítico al estudio. “Desarrollar este único biorreactor era instrumental para la formación de injertos compuestos del cartílago-hueso,” dice Vunjak-Novakovic. “Cada tejido fue mantenido dentro sus el propio “lugar, “mientras que permite la comunicación entre el cartílago y el hueso difundiendo factores, apenas como en nuestra carrocería. Acommodating la forma compleja del TMJ era una dificultad adicional que necesitamos superar, con la experimentación creativa y los estudios del modelado.”

Estudie a los autores importantes David Chen y Josephine Wu, los estudiantes del doctorado de la ingeniería biomédica que trabajan en el laboratorio de Vunjak-Novakovic, agrega, “viendo la evolución de nuestros injertos del tejido era enormemente emocionante. Cada escenario aserrado al hilo como una piedra miliaria, de lograr un naciente, capa delgada del cartílago en el laboratorio, a la primera ojeada después de la implantación en el espacio común curado, completo con un cartílago completo formado, estratificado.”

Coincidentemente, se está publicando el estudio cuando el epiBone, una compañía puesta en marcha del laboratorio de Vunjak-Novakovic para desarrollar una tubería del hueso, el cartílago, y los productos compuestos del hueso-cartílago, está comenzando un estudio clínico de la fase I/II para evaluar su producto del hueso en pacientes con los defectos de la continuidad del maxilar inferior que requieren la reconstrucción. Esta juicio clínica se diseña para crear los injertos vivos del hueso que pueden sentir bien a una parte inconsútil de la carrocería de un paciente, sobre la base de la misma tecnología fundacional que el actual estudio.

Los investigadores acentúan que más trabajo necesita ser hecho antes de que los injertos paciente-adaptados de TMJ puedan convertirse en una realidad clínica. Los estudios durante periodos de tiempo más largos son necesarios entender completo la progresión del remodelado del tejido. Además, los investigadores están interesados en ampliar su metodología a explorar la diversidad de la población de pacientes y a investigar la reparación de TMJ en función de edad, de sexo, o de la presencia de enfermedad esquelética o de condiciones sistémicas relevantes.

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Journal reference:

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