Стволовые клетки и BMP в костной тканевой инженерии

Мезенхимальные стволовые клетки, извлеченные из мезодермы, являются распространенными источниками различных образований скелетно-мышечной системы, таких как кость, хрящ, лигаменты, мышцы и сухожилия. Увлекательные исследования в области биологии стволовых клеток очень своевременны для внедрения генов BMP с помощью генной терапии в ответственные стволовые клетки. Фундаментальная работа Фриденштейна и Оуэна заложила основы современного ажиотажа вокруг костномозговых мезенхимальных стволовых клеток для костной тканевой инженерии.

Исследование стволовых клеток, включая уникальные маркеры, позволит добиться изоляции с помощью клеточных сортеров с возбуждением флуоресценции (FAC). Эти изолированные стволовые клетки могут быть преобразованы генной терапией. Таким образом, стволовая клетка и BMP генная терапия в комбинации являются платформой, которая может быть применена и к другим тканям кроме костной в тканевой инженерии. Работа над вирусными и невирусными векторами и новыми физическими технологиями, включая электропорацию, сонопорацию плазмидов DNA в клетки, может увеличить эффективность и продуктивность генной терапии для костной тканевой инженерии.


Применение BMP в медицинской практике

Доказательство правильности концепции, что остеоиндуктивное соединение BMP и каркасных структур может использоваться для создания тканеинженерной кости, было доказано. В этом эксперименте васкуляризованный мышечный лоскут был помещен в форму, имитирующую головку бедра крысы, и туда были введены BMP и коллагеновая матрица. Заслуживает внимания тот факт, что произошло изоморфное преобразование мышцы в кость, отображающую форму бедренной кости, что доказывает правильность концепции для тканевой инженерии кости. Выдающийся регенеративный потенциал кости широко известен.

Однако, в восстановлении больших участков кости, потерянных в результате травм, опухолей или переломов, из-за нарушений обмена веществ, таких как диабет и остеопороз, распространенной практикой является поддерживание и содействие процессу выздоровления с помощью аутокостного трансплантата.

Ограниченное количество аутогенной кости, связанный с этим заболеваемость донорского участка, включая инфекции и боль, являются основным осложнением задачи. Доступность рекомбинантных BMP и биомиметических биоматериалов и стволовых клеток сделали операционные подходы оптимальным местом применения тканевой инженерии в ортопедической хирургии.

Благоприятное начало было положено использованием BMP7 в лечении голенных несрастаний. В дополнение к ортопедии, BMP используются в клинической стоматологии в таких областях как челюстно-лицевая хирургия, наращивание костной ткани, внедрение зубных имплантатов. Помимо этих преимуществ, остаются многие сложности. В добавление к оптимизации дозы BMP, должны быть исследованы фармакокинетика высвобождения, оптимальная доставка из биомиметических биоматериалов и оптимальная стерилизация, включая радиацию. Недавнее разрешение использования рекомбинантного BMP2 для костного сращивания Управлением по надзору за продуктами и лекарствами стало первой пользой рекомбинантного человеческого морфогена в ортопедической хирургии для костной тканевой инженерии.


J.P. Fisher and A.H. Reddi, Functional Tissue Engineering of Bone: Signals and Scaffolds
Перевод Борисовой Марины