Клеточная терапия в ортопедии

Клеточная терапия в отропедии

Немецкая ортопедия делает большие успехи в применении клеточных технологий. Наиболее заметными можно назвать достижения в области лечения артроза тазобедренного и коленного сустава. 

Уже несколько лет здесь развивается направление биопротезирования как альтернатива классическому эндопротезированию. При биопротезировании артроскопом снимается слой кости под поврежденным хрящом. Это стимулирует выход на поверхность кости мультипотентных стволовых клеток, цитокинов и факторов роста.  

Со временем на поврежденном месте кости образуется новая хрящевая ткань, которая по своим характеристикам не полностью соответствует прежнему хрящу, но вполне достойно может выполнять его функции.

Практикуется также трансплантация хрящевых клеток при артрозе коленного сустава.

Так называемая трансплантация аутологичных хондроцитов применяется лишь в немногих ортопедических центрах Германии.

Во-первых, необходимо достаточно дорогостояще оборудование для осуществления этой методики, а во-вторых, пока немногие специалисты владеют этой технологией (в частности директор Ортопедического центра в Мюнхене, профессор Кристоф А. Лиль).

При трансплантации аутологичных хондроцитов из здорового участка колена минимально-инвазивным путем извлекаются хрящевые клетки. Затем они размножаются в лаборатории и пересаживаются в поврежденную область коленного сустава. Спустя несколько месяцев пересаженные клетки образуют новую здоровую хрящевую ткань.  

Терапия стволовыми клетками – это одна из областей медицины, на которую возлагается много надежд. Но для врачей пока эта область является terra incognita, неизвестной землей, по которой первопроходцы от медицины совершают свои первые разведывательные экспедиции.

Во всем мире ведутся исследования по применению стволовых клеток для лечения разнообразных заболеваний. Тысячи специалистов по всему миру изучают свойства и поведение стволовых клеток, возможности их применения в клинической практике.

Сегодня в некоторых направлениях медицины первые опыты показали настолько позитивные результаты, что терапия стволовыми клетками допущена к клиническому применению. В частности, успешно применяется эта инновативная методика в ортопедии. Все больше немецких ортопедических клиник сегодня предлагают лечение стволовыми клетками.

В чем же лечебное свойство этих клеток?

Клетки для ремонта

В общем понимании, стволовые клетки – это предшественники всех клеток организма, это клетки, способные превращаться (дифференцироваться) в клетки различных тканей и органов.

Существует разветвленная систематизация стволовых клеток, в которую далекому от медицины читателю вдаваться необязательно. Но важно знать источники получения стволовых клеток.

Здесь различают эмбриональные, фетальные, зрелые клетки и клетки пуповинной крови.

Эмбриональные стволовые клетки – это недифференцированные стволовые клетки, содержащиеся в раннем эмбрионе (бластоцисте).

Эти клетки могут стать любой клеткой организма – будь то нервные клетки, клетки соединительной ткани или любые другие. То есть из этого биологического пластилина возможно слепить какой угодно орган или ткань человеческого тела.

Вторая особенность таких клеток – способность бесконечного деления, то есть воспроизводства подобных клеток неограниченное количество раз. Постепенно эти клетки начинают «взрослеть» и утрачивают эти уникальные свойства, превращаясь в фетальные клетки.

Фетальные стволовые клетки получают из абортированных эмбрионов на 6-21-ой неделе беременности. Эти клетки могут принимать структуры не всех, но многих клеток организма. Число делений здесь уже ограничено.

Еще один источник получения стволовых клеток – пуповинная кровь, собранная сразу после рождения ребенка. В этой крови содержатся в основном клетки, отвечающие за образование крови, но есть также клетки, которые могут превратиться в костные, нейрональные, эндодермальные и другие клетки. Они еще более дифференцированны, чем фетальные клетки, подавляющая часть может служить только для создания кроветворных клеток.

В организме человека и после рождения содержатся зрелые стволовые клетки. Их можно извлечь из костного мозга, а также из различных органов и тканей. Большинство из них способны превращаться лишь в определенный тип клеток, и способность делиться у них несравнимо меньше, чем у эмбриональных и фетальных клеток. В организме они служат своего рода «ремонтной бригадой», которая выдвигается на работу, если в организме произошла поломка – переломы, ожоги, порезы и пр. Стволовые клетки замещают собой поврежденные клетки или стимулируют внутренние резервы организма к восстановлению органа или ткани.

Особо стоит упомянуть зрелые мезенхимальные стволовые клетки, которые обладают потенциалом образовывать кости, хрящи, соединительную ткань, жировую ткань.

Поскольку с этической точки зрения получение эмбриональных и фетальных стволовых клеток спорно, и, кроме того, при их применении высок риск развития опухолей, многие исследования в Германии сосредотачиваются на зрелых стволовых клетках.

Так, под пристальным изучением во многих университетских клиниках Германии находятся мезенхимальные стволовые клетки и их способность заменять поврежденные кости, сухожилия, хрящи. Именно этому типу клеток в ортопедии пророчат большое будущее. Уже сегодня ведется лечение этим типом клеток в некоторых областях ортопедии.

Применение клеточной терапии в ортопедии

Мезенхимальные стволовые клетки изолировались из костного мозга и дифференцировались в остеобласты (костеобразовательные клетки) в лабораторных условиях уже в 1970-80 годах.

Дальнейшие исследования показали, что эти клетки могут также превращаться в лаборатории и в хондробласты (ранние клетки хрящевой ткани), миобласты (мышцеобразовательные клетки) и адипобласты (предшественники жировых клеток).

То есть теоретически это значило, что в лабораторных условиях можно вырастить новые хрящи, мениски, мышцы, кости и трансплантировать их на место поврежденных. Родные организму ткани не отторгаются и растут дальше, что важно в терапии детей и подростков.

Но на практике исследователи сталкивались и сталкиваются с самыми разными препятствиями, которые не позволяют пока широкомасштабно внедрять терапию стволовыми клетками.

Однако некоторые немецкие клиники уже взяли на вооружение этот инновативный метод терапии.

На сегодняшний день известны несколько направлений лечения ортопедических заболеваний стволовыми клетками:

• артроз суставов, и прежде всего коленного,
• псевдоартроз (ложный сустав),
• некроз головки бедра,
• переломы костей

Предпринимаются попытки лечения и других патологий.

Как это проводится?

Поскольку терапия находится пока в экспериментальной фазе, клиники тестируют и внедряют разнообразные техники изоляции, обработки и введения стволовых клеток в место повреждения.

Выбор методики зависит, в частности, от характера, места и объема поражения. Чаще всего терапию применяют для лечения небольших дефектов кости и начальной стадии артроза коленного сустава.

В травматологии стволовые клетки служат костными имплантатами, с помощью которых успешно лечат небольшие переломы. При этом после пункции костного мозга из бедренной кости пациента в лаборатории из мезенхимальных клеток выращивают костные, наносят их на специальную шину из резорбируемого материала. Спустя некоторое время проводится вторая операция, во время которой имплантируется шина со стволовыми клетками. Со временем она заменяется на костную ткань и растворяется, так что в организме не остается чужеродного материала.

Другой вариант терапии – изоляция клеток, их обработка и введение в место повреждения во время одной операции. При этом делается пункция костного мозга из тазобедренной кости, из него в операционной лаборатории выделяются мезенхимальные стволовые клетки, обрабатываются, смешиваются с другими необходимыми для имплантации веществами. Полученный состав вводится в место дефекта – незарастающий перелом, износившийся хрящ и т.п. Стволовые клетки дифференцируются в клетки окружающей ткани, таким образом закрывая дефект.

В некоторых клиниках применяют и метод извлечения клеток из жировой ткани. В жировой ткани мезенхимальных клеток содержится больше, чем в костном мозге, поэтому нет необходимости в их искусственном размножении. Этот метод используют в клинике Сансуси (Потсдам) для терапии артроза коленного сустава.

Выглядит терапия так: сначала отсасывается жировая ткань во время операции липосакции. Из жировой ткани выделяется достаточное для терапии количество стволовых клеток.
Клетки тут же в лаборатории операционного зала фильтруются, очищаются, проверяются на стерильность. Затем под артроскопическим контролем клетки вводятся пациенту. После операции пациент на 24 часа помещается в стационар. На следующий день выписывается.

Перспективы методики

Поскольку на сегодняшний день не существует долголетних клинических исследований, неизвестно, насколько эффективна терапия стволовыми клетками в ортопедии.

Пока у науки нет точного ответа, как долго служит выращенный в пробирке хрящ и насколько прочен костный имплантат из стволовых клеток.

Однако уже сегодня многим пациентам эта инновативная методика позволяет сохранить суставы, отдалить их протезирование и улучшить качество жизни.