Hoffnung für die Injektion von Zellen, um Wirbelsäulenscheiben zu regenerieren

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um Behinderungen und Schmerzen, die durch degenerative Bandscheibenerkrankungen in der Wirbelsäule verursacht werden, mithilfe von Zelltherapien zu stoppen oder rückgängig zu machen. Dies geht aus einer im Journal veröffentlichten Proof-of-Concept-Studie hervor Biomaterialien.

Forscher der Duke-Pratt-Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der Duke-Universität in Durham, North Carolina, haben neue Biomaterialien entwickelt, die dem Nucleus pulposus (NP) einen Auffrischungsimpuls von reparativen Zellen geben können, um Schmerzen durch degenerative Bandscheibenerkrankungen effektiv zu stoppen.

Der NP ist die "geleeartige" Polsterung zwischen den Bandscheiben. Den Forschern zufolge verteilt das NP-Gewebe den Druck und sorgt für die Beweglichkeit der Wirbelsäule, was zur Linderung von Rückenschmerzen beiträgt.

Degenerative Bandscheibenerkrankung ist eine häufige Wirbelsäulenerkrankung, die durch den Zusammenbruch der Bandscheiben verursacht wird. Es ist wahrscheinlicher, wenn eine Person altert, wo die Scheiben beginnen, sich abzunutzen und ihre Fähigkeit zu verlieren, die Wirbelsäule abzufedern. Dies kann zu weiteren Komplikationen wie Arthritis führen.

Verbesserung bestehender Methoden

Frühere Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass das erneute Implantieren von NP-Zellen die Degeneration der Bandscheibe verzögern kann, so die Forscher.

Aber Aubrey Francisco von der Abteilung für Biomedizinische Technik bei Duke sagt, dass, obwohl viele Unternehmen Zell-Delivery-Strategien anbieten, um die Degeneration der Bandscheiben zu stoppen, sind die Methoden arm, ineffektiv und "erlauben Zellen schnell aus der Injektionsstelle zu wandern." "

Lori Setton von der Abteilung für Biomedizinische Technik und der Abteilung für Orthopädische Chirurgie bei Duke, sagt:

"Unser primäres Ziel war es, ein Material zu schaffen, das am Anfang flüssig ist, das Gel nach der Injektion in den Bandscheibenraum hält und die Zellen dort hält, wo sie benötigt werden. Unser zweites Ziel war es, ein Material zu schaffen, das die Zellen mit den Umweltzeugen geliefert, um ihre Persistenz und Biosynthese zu fördern. "

Wie funktionieren die Biomaterialien?

Die Funktionsweise der neuen Biomaterialien besteht darin, die Zellen an ihrem Platz zu halten und einen Prozess auszulösen, der Laminin, ein Protein aus nativem NP-Gewebe, nachahmt.

Setton erklärt, dass Laminin normalerweise in jugendlichen, aber nicht degenerierten Bandscheiben vorkommt. Das Protein ermöglicht es den injizierten Zellen, sich an das abgegebene Biomaterial anzuheften und dort zu verbleiben.

Setton fügt hinzu, dass Laminin auch den Zellen ermöglichen würde, über einen längeren Zeitraum zu überleben, und dass sie mehr von der "geeigneten extrazellulären Matrix oder strukturellen Untermauerung der Bandscheiben produzieren, die die Degeneration stoppen".

Vor diesem Hintergrund entwickelten die Wissenschaftler einen "Gel-Mix", mit dem NP-Zellen im Bereich der Bandscheibe (IVD) wieder eingeführt werden können.

Das Gel besteht aus drei Komponenten; Protein Laminin-111 - das chemisch modifiziert wurde - und zwei Polyethylenglycol (PEG) Hydrogele, die sich an das modifizierte Laminin anlagern können. Nach der Injektion hält das Gel die Zellen an Ort und Stelle.

Dieses Gel wurde in Rattenschwänze injiziert, genauso wie die Zellen an einen Patienten abgegeben würden. Die Nadel wurde für eine Minute in der dünnen äußeren Schicht der Schwänze gehalten, während das Gel in den IVD-Bereich der Ratte eintrat.

Positive vorläufige Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass das Gel nach 5 Minuten zu erstarren begann und nach 20 Minuten fest wurde.

Mit einem Luciferase-Biomarker den Fortschritt der Biomaterialien überwachen, Die Forscher konnten sehen, dass mehr Zellen 14 Tage nach der Injektion an ihrem Platz blieben, als sie mit dem neuen Biomaterialträger durchgeführt wurdenim Vergleich zu Zellen, die über Verfahren, die eine flüssige Suspension erfordern, abgegeben werden, wobei die Zellen üblicherweise 3 bis 4 Tage an ihrem Platz verbleiben.

Laut Setton könnten die vorläufigen Ergebnisse dieser Studie einen positiven Einfluss auf die Zukunft der Zelltherapie haben. Sie fügt hinzu:

"Das Konzept ist, dass diese Zellen gefördert werden, um eine Matrix zu produzieren, die die Geweberegeneration oder Arrestdegeneration unterstützen kann. Zusätzliche Studien, die die Höhe der Bandscheibe oder die Matrixhydratation nach der Abgabe der Zellen bewerten, sind wichtig, um dieses Ziel zu erreichen . "

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