Implantaten 'gemaakt van uw eigen cellen' kunnen een einde maken aan rugpijn
Rug- en nekpijn zijn vaak het gevolg van de progressieve beschadiging van de tussenwervelschijven. Dankzij nieuw multidisciplinair onderzoek hebben we misschien binnenkort een betere oplossing voor dit probleem: biotechnologische schijven die zijn gegroeid uit iemands eigen cellen.
Degeneratie van de tussenwervelschijf is een veelvoorkomend probleem dat een groot deel van de bevolking treft.
Doorgaans functioneren gezonde tussenwervelschijven door de spanning op de wervelkolom te absorberen terwijl we bewegen en onze houding aan te passen op dezelfde manier als een auto-ophanging.
Als die schijven verslijten, kan dit pijn veroorzaken in verschillende delen van iemands rug of nek.
Tot dusverre omvatten behandelingen voor degeneratie van tussenwervelschijven een operatie aan de wervelkolomfusie en het vervangen van de beschadigde tussenwervelschijven door kunstmatige.
Deze benaderingen hebben echter beperkte voordelen omdat ze de volledige functie van de tussenwervelschijven die ze vervangen niet kunnen herstellen.
Nu probeert een multidisciplinair onderzoeksteam van de Perelman School of Medicine, School of Engineering and Applied Science en School of Veterinary Medicine van de University of Pennsylvania dit probleem op te lossen door bio-gemanipuleerde tussenwervelschijven te ontwikkelen die zijn gemaakt van de eigen stamcellen van een individu.
Stamcellen zijn ongedifferentieerde cellen die het potentieel hebben om te ‘transformeren’ in gespecialiseerde cellen. Daarom zijn ze de focus geworden van meerdere medische onderzoeken, waaronder de huidige.
De onderzoekers van de University of Pennsylvania hebben de afgelopen 15 jaar gewerkt aan biotechnologische schijfmodellen - eerst in laboratoriumstudies, vervolgens in studies met kleine dieren en recentelijk in studies met grote dieren.
“Dit is een grote stap: zo'n grote schijf in het lab laten groeien, hem in de schijfruimte krijgen en hem vervolgens laten integreren met het omringende inheemse weefsel. Dat is veelbelovend '', zegt prof. Robert L. Mauck, co-senior auteur van de huidige studie.
"De huidige zorgstandaard herstelt de schijf niet echt, dus we hopen met dit ontworpen apparaat het op een biologische, functionele manier te vervangen en het volledige bewegingsbereik terug te krijgen", voegt hij eraan toe.
Studies bij dieren succesvol tot nu toe
Eerder testten de onderzoekers de nieuwe schijven - genaamd "disc-like angle ply structuren" (DAPS) - in rattenstaarten gedurende 5 weken.
In de nieuwe studie, waarvan de resultaten in het tijdschrift verschijnen Science translationele geneeskundeheeft het team de speciaal ontwikkelde schijven nog verder ontwikkeld. Vervolgens testten ze het nieuwe model - genaamd "endplate-modified DAPS" (eDAPS) - opnieuw bij ratten, maar dit keer voor maximaal 20 weken.
Door de nieuwe structuur van de biotechnologische schijf behoudt deze zijn vorm beter en integreert hij gemakkelijker met het omringende weefsel.
Na verschillende tests - MRI-scans en verschillende diepgaande weefsel- en mechanische analyses - ontdekten de onderzoekers dat eDAPS in het rattenmodel de oorspronkelijke schijfstructuur en -functie effectief herstelde.
Dit aanvankelijke succes motiveerde het onderzoeksteam om eDAPS bij geiten te bestuderen, en ze implanteerden het apparaat in de cervicale stekels van sommige dieren. De wetenschappers kozen ervoor om met geiten te werken omdat, zoals ze uitleggen, de cervicale tussenwervelschijven van geiten vergelijkbare afmetingen hebben als die van mensen.
Bovendien hebben geiten een semi-rechtopstaande gestalte, waardoor de onderzoekers hun studie een stap dichter bij menselijke proeven kunnen brengen.
‘Een hele goede reden om optimistisch te zijn’
De tests van de onderzoekers met geiten waren ook succesvol. Ze merkten dat de eDAPS goed integreerde met het omringende weefsel en dat de mechanische functie van de schijven op zijn minst overeenkwam met, zo niet overtroffen, die van de oorspronkelijke baarmoederhalsschijven van de geiten.
"Ik vind het echt opwindend dat we zo ver zijn gekomen, van de rattenstaart tot implantaten op mensenmaat", zegt dr. Harvey E. Smith, co-senior auteur van het onderzoek.
"Als je kijkt naar het succes in de literatuur van mechanische apparaten, dan denk ik dat er een zeer goede reden is om optimistisch te zijn dat we datzelfde succes zouden kunnen bereiken, zo niet groter dan met de ontworpen schijven."
Dr. Harvey E. Smith
De onderzoekers zeggen dat de volgende stap het uitvoeren van verdere, uitgebreidere proeven bij geiten zal zijn, waardoor de wetenschappers beter zullen begrijpen hoe goed eDAPS werkt.
Bovendien is het onderzoeksteam van plan eDAPS uit te testen in modellen van degeneratie van de menselijke tussenwervelschijf, waardoor het hopelijk een stap dichter bij klinische onderzoeken komt.
"Er is veel wenselijkheid om een biologisch apparaat te implanteren dat is gemaakt van uw eigen cellen", merkt Dr.Smith op, eraan toevoegend dat "Het gebruik van een echt weefsel-engineered bewegingsbehoud vervangend apparaat bij artroplastiek van deze aard is niet iets wat we hebben nog gedaan in de orthopedie. "
"Ik denk dat het een paradigmaverschuiving zou zijn voor hoe we deze aandoeningen aan de wervelkolom echt behandelen en hoe we beweging benaderen die de reconstructie van gewrichten spaart," vervolgt hij.
