Lab-Grown 'Living' Bones Kunnen Aangepaste Implantaten Opleveren

{h1}

Voor de eerste keer zijn stukjes levend bot gegroeid uit de cellen van patiënten - in dit geval miniatuurvarkens - en gebeeldhouwd om ontbrekende anatomische structuren te vervangen.

Voor de eerste keer zijn stukjes levend bot gegroeid uit de cellen van patiënten - in dit geval miniatuurvarkens - en gebeeldhouwd om ontbrekende anatomische structuren te vervangen.

Het speciaal ontworpen bot werd gebruikt om met succes de onderkaak van een varken te repareren, een van de sterkste en meest complexe kaken in het gezicht, die de weg vrijmaakten voor botreparaties die elders in het lichaam konden worden uitgevoerd, aldus de onderzoekers.

Botten komen vaak in complexe vormen, waardoor het moeilijk is om passende natuurlijke vervangingen voor hen te vinden bij patiënten die lijden aan verwondingen, ziekten of geboorteafwijkingen. Hoewel chirurgen ontbrekend bot kunnen vervangen door titanium, missen dergelijke kunstmatige implantaten beenmerg, dat veel belangrijke rollen in het lichaam speelt, zoals het genereren van rode bloedcellen en immuuncellen. [De 9 meest interessante transplantaties]

Patiënten kunnen gedoneerde botten ontvangen, maar dit brengt andere problemen met zich mee, zoals het vergroten van het risico op weefselafstoting. Als alternatief kunnen artsen botten van een ander deel van het lichaam van een patiënt oogsten en het uithakken zodat het past op de plek waar het moet komen, maar de schade aan de oogstplaats is meestal groot en kan tot extreme pijn leiden.

In plaats daarvan hopen wetenschappers nu levend bot in het laboratorium te laten groeien. De onderzoekers concentreerden zich op de ramus-condyle-eenheid, het deel van de onderkaak dat de schedel nabij het oor ontmoet, en het belangrijkste gewichtdragende bot in het gezicht. Ze experimenteerden met Yucatán-minivarkens, omdat de kaakanatomie en -mechanica van de dieren die van mensen nabootsen.

De onderzoekers namen eerst brokken koeiedijbeenderen en ontdeden ze van al hun cellen met behulp van detergentia en enzymen. Vervolgens hebben ze deze "gedecellulariseerde" brokken gesneden in perfecte anatomische pasvormen voor de ramus-condyle-eenheden die chirurgisch uit de minivarkens werden verwijderd.

De wetenschappers plaatsten vervolgens deze botsteigers met stamcellen die waren afgeleid van het vet van de minivarkens die deze transplantaten moesten ontvangen. De implantaten werden vervolgens in "bioreactoren" geplaatst die de stamcellen van zuurstof en voedingsstoffen voorzagen.

Een diagram van het gepersonaliseerde botweefseltechniekproces. In de studie werden botsteigers bezaaid met stamcellen die waren afgeleid van het vet van minivarkens.

Een diagram van het gepersonaliseerde botweefseltechniekproces. In de studie werden botsteigers bezaaid met stamcellen die waren afgeleid van het vet van minivarkens.

Credit: S. Bhumiratana et al., Science Translational Medicine (2016)

Na drie weken ontwikkelden de stamcellen zich tot onvolgroeid levend bot. "Het bot wordt gevormd door de eigen cellen van de ontvanger", vertelde senior-onderzoeker Gordana Vunjak-Novakovic, een bio-ingenieur aan Columbia University, aan WordsSideKick.com.

Maar als deze levende bottransplantaten ooit in de kliniek terechtkomen, kunnen ze ver worden verwijderd van de plek waar ze uiteindelijk worden geïmplanteerd. Om te zien hoe hun transplantaten onder dergelijke omstandigheden zouden kunnen presteren, hebben Vunjak-Novakovic en haar collega's de implantaten gefabriceerd en geïmplanteerd "op twee locaties die meer dan 1200 kilometer uit elkaar lagen, New York City en Baton Rouge (Louisiana)," Vunjak-Novakovic zei. Vetcellen werden van de varkens naar de onderzoekers verscheept en de transplantaten werden in hun bioreactoren naar de varkens verscheept.

Zes maanden na implantatie, deze transplantaten met succes verwerkt zichzelf in hun gastheerlichamen en regenerated bot zonder enige complicaties, terwijl ook helpen de minipigs hun kaken weer gebruiken, aldus de onderzoekers. Bovendien werd "onverwacht het lab-gegroeide bot, wanneer het werd geïmplanteerd, geleidelijk vervangen door nieuw bot gevormd door het lichaam," zei Vunjak-Novakovic. "Deze eigenschap maakt dit implantaat tot uw eigen bot dat een integraal onderdeel van het aangeboren been zal worden." [7 coole gebruik van 3D-printen in de geneeskunde]

Vunjak-Novakovic merkte op dat de kwaliteit van het geregenereerde weefsel groter was dan die van eerdere benaderingen. Bovendien heeft de ontwikkelde scaffold de botvorming mogelijk gemaakt zonder dure chemicaliën te gebruiken, bekend als groeifactoren waarop andere benaderingen doorgaans vertrouwen.

"Dit is een zeer opwindende stap voorwaarts in het verbeteren van opties voor regeneratieve geneeskunde voor patiënten met craniofaciale defecten, en we hopen binnen enkele jaren met klinische proeven te beginnen," zei Vunjak-Novakovic in een verklaring.

De klinische proeven met levende bottransplantaten zouden worden uitgevoerd via het epiBone van Vunjak-Novakovic.

"Een kans om te werken aan innovatief onderzoek dat mogelijk deel uitmaakt van onze toekomst is intrigerend, energiek en echt inspirerend," zei hoofdauteur Sarindr Bhumiratana, een postdoctoraal fellow aan de Columbia University, die ook de chief scientific officer is van epiBone.

De wetenschappers experimenteren nu ook met het opnemen van een kraakbeenlaag op hun levende bottransplantaten om natuurlijk bot beter na te bootsen. "Kraakbeen is een dun en veerkrachtig weefsel dat de uiteinden van de meeste van onze botten bekleedt, om wrijvingsloze beweging mogelijk te maken," zei Vunjak-Novakovic.

De wetenschappers hebben hun bevindingen online op 15 juni gepubliceerd in het tijdschrift Science Translational Medicine.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com