Регенеративная терапия и тканевая инженерия являются перспективными областями медицины и в настоящее время активно развиваются. Это связано с тем, что поражения органов и тканей в результате хронических заболеваний, травм и врожденных патологий занимают одно из первых мест среди причин смертности, временной нетрудоспособности и развития инвалидности. Одним из распространенных хронических дегенеративных заболеваний суставов является остеоартроз. Повреждение суставного хряща при остеоартрозе клинически проявляется у 10 % населения, а в возрасте более 60 лет заболеванием страдает около 13 %. С методами тканевой инженерии в настоящее время связаны возможности восстановления костной и хрящевой ткани.
Особенности суставного хряща
Анжелика Солнцева, директор РНПЦ ДОГИ, доктор мед. наук, профессор.Суставной хрящ имеет особую структуру: отсутствие кровеносных сосудов, низкое количество хондроцитов (1–5 % от общего объема хрящевой ткани). Поэтому восстановление этой ткани после повреждения, травмы или заболевания является проблематичным.
Существующие методы лечения (артроскопическая санация, аутологичная или аллогенная трансплантация хряща, имплантация хондроцитов и др.) могут оказывать лишь симптоматическое воздействие и обезболивание, однако не способствуют восстановлению поврежденной хрящевой ткани или уменьшению воспаления суставов.
Кроме того, место дефекта со временем замещается волокнистой хрящевой тканью, которая отличается от натурального гиалинового хряща. Из-за низкой эффективности консервативного лечения патологии хряща существует запрос на поиск альтернативных методов.
Уникальные свойства МСК
Анна Жерносеченко, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточных биотехнологий и цитотерапии научного отдела РНПЦ ДОГИ, кандидат биол. наук. Перспективным направлением в регенеративной медицине хрящевой ткани является клеточная терапия с использованием биомедицинского клеточного продукта мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Применение МСК является ведущей тенденцией в современной науке, которая подразумевает разработку методов восстановления или замещения поврежденных структур.
Мезенхимальные стволовые клетки впервые были описаны в 1970 году A. Фриденштейном и соавторами. На сегодняшний день разработаны методы их получения из различных органов и тканей, в частности из костного мозга, жировой ткани, плаценты, пуповинной крови, пульпы зуба, кожи и подкожной клетчатки, слюнных желез, печени, легких, менструальной крови, периферической крови, обонятельной выстилки и т. д.
Возможности применения МСК в клинической практике для восстановления хрящевой ткани обусловлены их свойствами — высокой пролиферативной активностью, способностью дифференцироваться в хондрогенном направлении, синтезом цитокинов, которые создают оптимальные условия для восстановления хрящевой ткани. Все это делает МСК уникальным клеточным продуктом для регенерации хрящевой ткани.
Научные разработки РНПЦ ДОГИ
Исследования по применению МСК в клинической практике в РНПЦ ДОГИ проводятся с 2002 года. Клеточный продукт МСК получают из костного мозга (такие клетки также называют стромальными). Для этого под анестезией выполняется пункция костного мозга из подвздошной кости человека в объеме не менее 40 мл. Из полученного биоматериала выделяют фракцию (популяцию) МСК, затем увеличивают (наращивают) клеточную массу до необходимого количества.
К настоящему времени в РНПЦ ДОГИ разработаны методы лечения 11 заболеваний с использованием МСК, инструкции по их применению утверждены Министерством здравоохранения.
Эффективность и безопасность созданных в лаборатории центра клеточных продуктов доказана при проведении клинических испытаний детского церебрального паралича, болезни Крона, язвенного колита, цирроза печени, туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью.
Значимый эффект получен и при лечении ортопедических заболеваний (дегенеративные повреждения суставов, остеонекроз головки бедренной кости) с применением МСК. Кроме противовоспалительного и иммуномодулирующего свойства МСК способны восстанавливать пораженную ткань сустава. Поэтому терапия особенно эффективна при остеоартрозе, заболеваниях тазобедренных, коленных, голеностопных, плечевых суставов с наличием полнослойных хрящевых дефектов.
Метод лечения остеоартроза суставов
Сотрудниками РНПЦ ДОГИ совместно с РНПЦ травматологии и ортопедии разработана инструкция по применению «Метод лечения остеоартроза суставов».
В основе метода лежит интраартикулярное введение пациентам биомедицинского клеточного продукта хондрогенно предифференцированных МСК после воздействия комбинации ростовых факторов TGFβ3/IGF в течение 7 суток. Данный метод подтвердил возможность его применения для восстановления хрящевой ткани: введение не вызывало осложнений общего или местного характера и обеспечивало достоверное снижение выраженности болевого синдрома, который является ведущим клиническим проявлением заболевания. Таким методом пролечено уже 13 пациентов.
Для оценки выраженности болевого синдрома у пациентов применялась визуально-аналоговая шкала (ВАШ), которая показывает интенсивность боли от состояния «без боли» (0 см) до «настолько сильная боль, насколько это возможно» (10 см).
У всех 13 пациентов после введения МСК отмечено снижение болевого синдрома по шкале ВАШ в 2 раза (в среднем с 5 до 2,5 см) (см. рисунок).
Также наблюдалось улучшение клинико-функционального состояния пораженного остеартрозом сустава по шкале WOMAC в 1,8 раза — с 56,5 до 31 балла. Шкала WOMAC (Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index) используется для оценки тяжести боли коленных суставов во время выполнения пяти видов деятельности — в положении стоя, при ходьбе, при подъеме по лестнице, в покое и ночью.
Новые исследования
Чтобы замещенная хрящевая ткань имела гиалиноподобную структуру, перед введением в мезенхимальных стволовых/стромальных клетках необходимо индуцировать программу хондрогенной дифференцировки.
Научные сотрудники РНПЦ ДОГИ активно работают над тем, чтобы МСК максимально восстановили хрящевую ткань в месте повреждения. Для этого необходимо подобрать оптимальные условия, в которых МСК в полном объеме смогли бы раскрыть свой хондрогенный потенциал. С этой целью специалисты изучают особенности дифференцировочных факторов, питательных веществ и сроков культивирования, при которых МСК будут приобретать хондробластоподобные свойства и качественно восстанавливать поврежденную хрящевую ткань.
Сегодня в лаборатории клеточных биотехнологий и цитотерапии научного отдела центра проводятся исследования по изучению влияния аскорбиновой кислоты на хондрогенную предифференцировку МСК и сокращение срока дифференцировки для усовершенствования технологии получения in vitro хондрогенно предифференцированных МСК костного мозга.
Результатом этих исследований станет возможность получать клеточный продукт МСК, способный ускорить процессы регенерации хряща без образования соединительнотканной рубцовой ткани в месте повреждения. Это позволит достигнуть заполнения дефекта гиалиноподобной тканью, уменьшить боль и улучшить клинико-функциональное состояние пораженного сустава у пациентов на длительный срок, тем самым снизить число дней нетрудоспособности и улучшить качество жизни.