Když sir Martin John Evans zveřejnil důkazy o prvních kulturách embryonálních kmenových buněk v roce 1981, výzkum nabídl záblesk naděje v lékařské oblasti. Mnozí si mysleli, že tyto nespecifikované buňky mohou být všelékem.
Myšlenka je vzrušující: S trochou koaxiálních změn mají tyto buňky potenciál proměnit se v cokoli od kůže k chrupavce. Mohli by dokonce vyrůst v úplné orgány nebo části těla. A v posledních letech vědci zjistili, že tyto buňky mají další zvláštní vlastnost: mohou stimulovat růst v okolních tkáních.
Před třinácti lety to byla právě tato druhá vlastnost, která lákala Anthonyho Hollandera, vedoucího Ústavu integrační biologie na University of Liverpool, aby vymýšlel nové způsoby, jak opravit kolenní slzy menisku. Nyní Hollander a jeho tým konečně dokončili první lidskou zkoušku tzv. „Živého obvazu“. A dnes mu byl za vynález oficiálně udělen patent (US Pat. Č. 9 539 364).
Obinadlo sestává z tenkého lešení kolagen - bílkovina nalezená ve pojivové tkáni, která může tvořit porézní, ale tvrdý materiál. Vědci naplňují tuto vrstvu typem kmenových buněk, známých jako mezenchymální buňky, kultivovaných z kostní dřeně každého pacienta. Během opravy lékař umístí obvaz mezi obě strany menisku a poté sešívá sendvič menogenu-kolagen dohromady. Myšlenka je taková, že kmenové buňky emitují růstové faktory, které podporují hojení meniskové tkáně a pomáhají oběma stranám plést se zpět dohromady.
Nová studie, nedávno zveřejněná v Transal Medicine Medicine Stem Cells, dokumentovala první test tohoto obvazu u pěti lidských subjektů ve věku 18 až 45 let s meniskovými slzami. Po dvou letech zůstali tři pacienti bez příznaků.
Meniskové slzy jsou běžným zraněním, ale je notoricky obtížné je opravit. Tento pár chrupavkových prstenců ve tvaru c v každém koleni působí jako tlumiče nárazů a tlumí koleno před nárazem při chůzi, běhu, skákání a plic. Chrání čepice chrupavky, které zakrývají konce kostí, které se shromažďují v koleni. Jak stárneme, však neustálý stres způsobuje opotřebení menisku, což znamená slzy.
Problém, vysvětluje Hollander, spočívá v tom, že se meniskus neléčí jako řez na paži. Slzy na vnějších okrajích disku se hojí relativně dobře. Tato oblast, známá jako červeno-červená zóna, má relativně dobré zásobování krví. Ale to klesá směrem k vnitřním okrajům disku, známému jako bílo-bílá zóna. Slzy v této oblasti se snadno neopravují. Poranění, která jsou předmětem této studie, se vyskytují v oblasti střední vaskularity (červeno-bílá zóna) i bílo-bílé zóny, což znamená, že tyto slzy jsou nejobtížněji napravitelné.
Až do posledních několika desetiletí bylo opravou slz meniskus odstranění části nebo celého menisku obsahujícího zlom. Vědci však nyní věří, že to způsobuje, že klouby jsou více citlivé na osteoartrózu - degenerativní stav kloubů. Bez polštáře menisku je kloub považován za trpící větším opotřebením, protože chrupavka kolena je během základních každodenních činností, jako je chůze a schodiště, stresována. Tento postup přesto zůstává nejběžnějším léčením meniskových slz.
Takže jsou kmenové buňky řešením?
"Nevyskočil jsem ze židle a řekl, že musím tuto technologii chytit a použít ji ve své praxi, " říká Howard Luks, vedoucí sportovního lékařství na New York Medical College. Test měl nejen relativně malou testovací skupinu (pět lidí), ale měl mírnou úspěšnost (tři z pěti).
Luks však uznává, že výsledky ukazují určitý slib. "Roztržení v jejich papíru je zde velmi komplexní, a váš průměrný ortoped to nemůže udělat, " říká. "Mohou opravit některé slzy, ale bylo by náročnější opravit tu, kterou opravili."
Ve vývoji osteoartrózy však hraje více faktorů, poznamenává. "Příliš dlouho jsme mysleli na mechanický proces, " říká. Ačkoli odstranění menisku může vyvolat osteoartritidu, je to jeden z mnoha faktorů, které mohou urychlit nástup onemocnění.
Pravděpodobně se to týká i biochemie, říká Luks. Poranění nebo nadměrný dopad na kloub může zapříčinit to, co v kolenech nazývá „chemickou kaskádou“. "Chemikálie a sloučeniny uvnitř kolena se stanou nepřátelskými k životaschopnosti zbývající chrupavky, " říká. A jakmile se proces začne, lékaři ještě nepřišli na to, jak to zastavit. Není tedy známo, zda se u pacientů v této studii vyvine osteoartróza.
Ukázalo se, že jiné metody fyzikální opravy jsou stejně účinné pro stanovení takových slz, Luksovy poznámky, včetně metody známé jako abrazivní terapie. Při tomto postupu chirurg oholí výstelku kolenního kloubu (synovium), aby vyvolal krvácení a pomohl s opětovným růstem menisku.
"Po celá desetiletí jsme se vyhnuli opravování menisků v bílo bílé zóně s myšlenkou, že to prostě nebude fungovat, " říká. "Ale pak nás skupina začala opravovat a zjistili jsme, že to funguje."
Scott Rodeo, výzkumník tkání a klinik v Nemocnici pro speciální chirurgii v New Yorku, měl další problém se studií: „Neexistuje žádná kontrolní skupina, “ říká. "Neexistuje žádné sledování samotného implantátu."
Tento první test na lidech však měl za cíl otestovat bezpečnost živého obvazu, říká Hollander. Vzhledem k tomu, že míra selhání je vysoká pro chirurgický výkon v bílé zóně menisku, říká: „Jsme přesvědčeni, že jsme došli k závěru, že léčba měla přímý přínos.“ Přestože doufá, že bude mít v budoucích studiích kontrolní skupinu, poznamenává, že s takovou skupinou existují etické obavy. "Protože existuje mnoho důkazů, že operace sama o sobě selže, " říká, že nechat pacienty podstoupit takový postup lze považovat za neetické.
Živý obvaz je však jednou z nejslibnějších metod využití kmenových buněk při opravě menisku. Když Hollander zahájil výzkum v této aréně, většina ostatních skupin se pokoušela použít kolagenové struktury infuzované kmenovými buňkami jako základ pro kmenové buňky pro růst tkáně, která vyplňuje zlomené části menisku. "Když děláte tkáňové inženýrství, děláte prostorové vyplňování, děláte velký kus tkáně, " vysvětluje Hollander.
Hollander však měl tušení, že tyto metody nebudou fungovat. Kmenové buňky jsou při vložení do kloubů velmi obtížně kontrolovatelné. "Koleno je velmi nepřátelské prostředí, " říká Luks. "[Takže] tyto buňky obvykle nežijí dlouho v koleni a nechovají se stejným způsobem, jak jsme si mysleli, že budou."
Kromě toho chtěl Hollander vyzkoušet něco jiného. "Nerad dělám to samé jako ostatní, " říká se smíchem. Proto se rozhodl zkusit využít jiné vlastnosti kmenových buněk a nakonec vyvinout živou obvaz. Od té doby vyvinul spin-off společnost Azelon, která tento produkt prodává.
V dnešní době již mnoho lékařů prohlašuje úspěšné použití kmenových buněk při meniskové opravě: od aplikace kmenových buněk suspendovaných v gelu po kolagenové struktury. Technologie však zdaleka není široká, říká Rodeo, zejména ve Spojených státech, kde je přísně regulovaná kultivace kmenových buněk. V tomto bodě „komerční aplikace je daleko před vědou, “ říká. O těchto aplikacích se dozvíte mnohem více, než budou bezpečně komerčně použity.
Společnost Hollander si myslí, že obvazy kmenových buněk jsou nesmírně slibné nejen pro kolena, ale také pro řadu oprav měkkých tkání, od manžety rotátorů po anální svěrače matek roztrhané při porodu. Prozatím se však zaměřuje na menisky. "Jen aby nám tato aplikace trvala roky, " říká. "Nemůžeme dělat všechno."
Hollander již získal finanční prostředky na větší soud. Plánuje také zefektivnit tento proces a snížit některé jeho výdaje - problém, který se týkal Rodea i Lukse. Za tímto účelem Hollander doufá, že přejde na použití dárcovských kmenových buněk, aby pacienti nemuseli podstoupit dva postupy, nejprve aspirovat kmenové buňky a poté implantovat obvaz.
"Snažíme se zmrazit [živý obvaz], aby mohl být uložen na několik měsíců v nemocnici, a pak prostě vytáhl z mrazáku, zahřátý a implantovaný, " říká. "To z něj dělá mnohem jednodušší proces - mnohem výhodnější pro poskytovatele zdravotní péče."
Přestože je třeba provést mnohem více testů, aby se potvrdila účinnost živého obvazu, zdá se, že tým je na správné cestě.
"Sečteno a podtrženo, vyplatí se zachránit meniskus, " říká Luks. "Pokud je meniskus opravitelný, měl by být opraven."
