Биомедицинские технологии управления репаративным остеогенезом
Миронов С.П., Омельяненко Н.П., Ильина В.К.,
Кожевников О.В., Иванов А.В. Родионов С.В.
ФГУ «ЦИТО им.Н.Н.Приорова Росздрава», Москва, РФ
Институт иммунологии Росздрава, Москва, РФ
Восстановление целостности поврежденных костей остается одной из сложных и до конца не решенных проблем в травматологии и ортопедии. Репаративная регенерация костной ткани характеризуется многоэтапностью течения и зависит от многочисленных факторов. Обширные костные дефекты, нарушение кровоснабжения зоны перелома, наследственные заболевания соединительной ткани являются неблагоприятными условиями восстановления поврежденных костей, которое может оказаться неполноценным (ложные суставы) или замедленным (при компрессионно-дистракционном остеосинтезе). В таких случаях очевидна необходимость стимуляции репаративного остеогенеза.
Стимуляция репаративного остеогенеза при хирургической коррекции у детей на основе использования аутологичных культивированных стволовых и прогениторных клеток мезенхимального происхождения.
Нами начато исследование выраженности репаративных процессов костной ткани после применения клеточной терапии. Комплексное лечение с использованием клеточной терапии проведено 5 пациентам в возрасте от 5 до 16 лет с неравенством длины конечностей, среди которых один ребенок имел врожденный ложный сустав костей голени. В работе использовались клеточные культуры аутологичных стромальных мультипотентных клеток (СМК) костного мозга, выделенных из биоптата крыла подвздошной кости и культуры предшественников остеобластов надкостницы.
Для характеристики антигенового профиля клеточной поверхности популяций культивированных клеток использовали методику классификации флюоресцент-активированных (КФА) и магнито-заряженных клеток. Фенотипирование проводили с моноклональными антителами (mAb) к антигенам человека на лазерном проточном цитометре FACScan по программе Cellquest. Результаты показали, что на клетках культуры отсутствовали антигены свойственные гемопоэтическим стволовым клеткам (CD34), различным лимфоцитам (СD3, 20,23,25,45,80,HLA-DR), а также гранулоцитам, макрофагам и нормальным киллерным клеткам (CD11b,14,15,16,45). Напротив, на клетках культуры имелись антигены общие, как для остеобластов и фибробластов и их предшественников СD 9,10, 13, 29, 44, 49b, 54(ICAM-1), 58, 90.
Перед трансплантацией клеток культуры проходили многочисленные контроли на стерильность и ДНК-диагностику на наличие возбудителей инфекций. Данные заносились в паспорт культуры клеток, который вносился в историю болезни пациента. Часть культуры помещалась в криобанк для длительного хранения с возможностью использования в дальнейшем. Клеточная суспензия (1-3 млн клеток) в физиологическом растворе инъецировалась непосредственно в область дистракции. Двум детям стимуляция регенерата проведена после окончания удлинения, когда клетки вводились в имеющиеся дефекты вновь образованной костной ткани. Остальным имплантация клеток осуществлялась в процессе дистракции с кратностью 3-5 инъекций, раз в 5 дней.
Результаты проведенного исследования показали не только быстрое закрытие дефектов, но и значительное улучшение качества регенерата при его динамической стимуляции в периоде коррекции длины кости. Оценка состояния регенерата осуществлялась по данным рентгенографии и ультразвукового исследования. При выполнении УЗИ контроля в динамике через 1 мес. после начала стимуляции регенерата мы отмечали высокую скорость артериального кровотока по сосудам регенерата с низким индексом резистентности (RI = 0,4). Сонографически через 2, 5мес отмечались участки костного регенерата с плотным кортикальным слоем, что является одним из показателей ускоренной остеорепарации. Проведя анализ клинического материала, мы отметили существенное сокращение сроков лечения. Они составили в среднем 5,5 месяцев при компенсации укорочения на 6,2 см. Кроме того, у пациентки с рецидивом врожденного ложного сустава костей голени удалось добиться сращения последнего уже через 2 месяца после операции с хорошими показателями регенерации при билокальном замещении дефицита длины конечности.
Таким образом, использование клеточной технологии открывает большие перспективы для осуществления оптимального лечения детей с тяжелой патологией опорно-двигательного аппарата. Хотя ранние доклинические и клинические данные показывают безопасность и эффективность терапии СМК, остается еще много вопросов о механизме действия. Требуется дополнительная информация относительно терапевтической эффективности трансплантированных клеток и механизмах приживления, самонаведения и дифференциации in vivo.