طرح توجیه فنی، مالی، اقتصادی شیشه اسفنجی - تولید پروتز غضروف مصنوعی

خلاصه طرح 

مقدمه :

آرتروز استخوان شایع ترین اختلال سیستم ماهیچه ای – اسکلتی و

یکی از آثار وقایع بیولوژیکی - مکانیکی

است ، که هموئوستازی

بافت را در مفاصل ناپایدار می کند . این بیماری منجر به درد مفاصل ، شکنندگی ،

محدودیت حرکتی ، آب آوردن و درجات مختلفی از تورم می شود . اغلب مردم بالای 65 سال به نوعی آرتروز

دچار هستند . آرتروز روماتیسمی ( ( RA

نوع رایجی از

آرتروزمتورم است و بالا ترین آمار ابتلا را در بیماران

30- 50 سال دارد . به نظر میرسد که خصوصیات پاتولوژیک اصل آرتروز مربوط به ناهنجاری عملکرد

بافت

در غضروف پیوندی تحمل کننده وزن و استخوان های زیر غضروفی است . RA توسط کندروسیت های تولید

کننده سیگنال های تور همانند اینترلوکی ، ظهور متالوپروتئیناز های

ماتریکس ( ( MMP ها ، کاهش تولید

مهارکننده های MMP و شروع تولید

بخش های ماتریکس نا بالغ

همانند

سلول های تمایز زدایی

شده

شناخته می شود .

تمامی این تغییرات موجب نازک شدن

شبکه کلاژن ، کاهش در اندازه تجمعات پروتوگلیکانی ، از

دست

رفتن پروتئوگلیکان ها

در مایع سینوویال و کاهش پایداری بیوشیمیایی می شود در نتیجه درون ریزی آب

ایجاد شده ، که سیتوکین ها یا آنزیم ها را به درون غضروف برده و باعث تورم آن می شود .

در حالی که مهندسی بافت نتایج احتمالی زیادی را پیش بینی کرده است ، اما باید خاطرنشان سازیم که هیچ

شیوه مهندسی بافتی

یا هیچ شیوه درمانی تاکنون در ترمیم کامل بافتی که توانایی ترمیم خود بخودی

را

ندارد ، موفقیت آمیز نبوده است ، به عنوان مثال استخوان یکی از بافت هایی که به طور خود بخود قادر

به

بازسازی و ترمیم است

غضروف مفصلی است .  سالهاست که مشخص شده است ، که عملکرد طولانی مدت

غضروف مفصلی مرتبط

به ترکیب و ساختار آن است و

همچنین اجزایی که

به طور مکانیکی آنرا همراهی

می کنند . حتی نواقص بسیار کوچک در سطح غضروف

که به طور معمول

ایجاد می شود ، با بافتی مشبه

غضروف مفصلی ترمیم نمی شود و در برخی مواقع هیچ بافتی در محل تخریب یافته تشکیل نمی شود، چنین

نقصی بقیه قسمتها را نیز در بر خواهد گرفت و منجر به تخریب کل مفصل می شود . اما گاهی اوقات بازسازی

غضروف مفصلی صورت میگیرد ، بنابراین در چنین مواقعی باید به دنبال فرایند های بازسازی

نقص غضروف مفصلی مورد نیاز است ، از قبیل ماتریکس ، سیتوکین یا ترکیبات آن .

پیوند کندروسیت های اتولوگ یافته انسانی قبلا در اروپا و ایالات متحده انجام شده است، اما نخستین تلاشها

برای ترسیم غضروف به صورت پیوند کندروسیت اتولوگ توسط Brittberg.e.t.al انجام شد .

بعد برای نخستین بار این شیوه در بیماران با نواقص غضروفی عمیق در سطح مفصلی

زانوانجام شد .

بخش های مورد نیاز در مهندسی بافت غضروف

پروتکل های مهندسی بافت مستلزم دست ورزی سلول های اتولوگوس جدا شده است . نمونه های بافت از

بیماران توسط آنزیم هایی مانند کلاژناز و هیالورونیداز برای زدودن بخش های ماتریکس خارج سلولی، جدا

می شوند. قسمت کوچکی از بخش سالم زانوی مجروح بیمار برداشته می شود، کندروسیت های تفکیک شده،

در کشت گسترده و سپس در ناحیه مصدوم کشت می شوند.  تعداد کم سلول های در دسترس، شیوع فساد

در جایگاههای دهنده و توانایی محدود سلول های برداشت شده برای تکثیر و تمایز از نواقص این پروتکل

است.در نتیجه مطالعات بربازسازی بافت توسط پیش سازها یا سلول های بنیادی چند توان متمرکز شده است.

برای اجرای موفق طرح درکلینیک دو هدف اصلی باید حاصل شوند: -1 یک روند ساده با حداقل تهاجم برای

جمع آوری سلول ها از بیمار و -2 تمایز خصوصیات اساسی (مانند ثبات مکانیکی invivo, invitro در مدت

کوتاه) .

استفاده از منبع سلول های ایده آل برای مهندسی بافت غضروف

انتخاب یک منبع ایده آل سلولی برای مهندسی بافت نیاز به رعایت اصولی دارد، که شامل دسترسی آسان و

وجود منبع سلولی مناسب، توانایی گسترش وخود سازی منبع سلولی، توانایی برای تمایز یافتن به رده های

سلولی تحت سیگنالهای ویژه و مشخص نبودن توانایی توموروژنیک و ایمنوژنیک بودن است.

در طی سالها، کاربرد سه نوع مهم از سلول ها درترمیم غضروف و مهندسی بافت مورد بررسی قرار گرفته است،

که کندروسیت های committed سلول های بنیادی جنینی((ES و سلول های بنیادی Adult نامیده می

شوند. هر یک از این انواع سلولی مزایا و معایبی نسبت به دیگران دارند، که منجر به اجرای بیولوژیک ذاتی آنها

می شود. به عنوان مثال سلول های بنیادی جنینی که از توده سلولی داخلی بلاستوسیت های جنینی مشتق

شده توانایی تومور شدن دارند. به عبارت دیگر سلولهای بنیادی بالغ ( به عنوان مثال (MSC از بافت های

مختلفی مشتق شده اند، (به عنوان مثال مغز، استخوان، چربی و بند ناف و...) که آینده ای خوبی را در پزشکی

ترمیمی به دلیل توانایی بالا برای خودترمیمی و خودسازی و تمایز در مدت زمان تحریک طی رده های ویژه

دارند، بنابراین از آنجا که دسترسی به سلول های تمایز یافته اتولوگوس مانند کندروسیتها محدود است و

وضعیت عملکردی آنها برای بازسازی مناسب نیست. به این دلیل استفاده از سلول های بنیادی پیش ساز

مزانشیمی مناسب تر به نظر می رسد. حتی بافت های تمایز یافته دارای سلول های تمایز نیافته توانایی

بازسازی بافت پس از ضربه، بیماری و یا کهولت را دارند. چندین مطالعه آزمایشی توانایی سلول های بنیادی

مزانشیمی (MSC) را برای ساختن غضروف زمانی که در ساختار حامل مناسب تثبیت شوند، ارزیابی کردند.

پیوند سلول های اجدادی مزانشیمی ، درمان اختلالات ژنتیکی استخوان، غضروف و ماهیچه و مشابه آنچه در

مطالعه برروی کودکان مبتلا به نقص ژنتیکی استخوان سازی وجود دارد، را تسهیل و تقریبا آنها را بر طرف

می سازد. اختلالات ژنتیکی که می توانند توسط MSC درمان شوند، شامل اختلالات تخریبی مانند آرتروز

استخوانی آرتروز ، پوکی استخوان و بیماریهای التهابی مانند آرتروز روماتیسمی (RA) است.

داربست ها و مهندسی بافت غضروف

از آنجا که غضروف یک بافت غیر رگی بوده دارای توانایی محدود برای خود ترمیمی است و اینکه در Invivo

کندروسیت ها به شکل کروی بوده، اما در Invitro به شکل فیبروبلاست و کشیده هستند و شکل گردشان را از

دست می دهند ، این امکان وجود دارد که بیان ژنی تغییر یابد ، بنابراین وجود یک داربست مناسب

که فنوتیپ گرد کندروسیت ها را حفظ کند ضروری به نظر می رسد .

بنابراین علاوه بر انتخاب

منبع

سلولی

مناسب برای مهندسی بافت غضروف ، طراحی یک جزء

مهندسی شده ، به عنوانمثالجزءداربست گونه ای که سلول ها روی آن قرار گیرند ، لازم است . اجزای

فیزیکی از قبیل طراحی، منافذ میکرو ، ماکرو و توپوگرافی یک جزء مهندسی شده بافتی نقش مهمی در تغییر

عملکرد بیولوژیک آن ایفا می کند . بنابراین داربست مناسب در مهندسی بافت غضروف مانند بافت های دیگر

باید شامل یک سری اجزای کلیدی باشد، که از نظر زیستی تخریب پذیر و سازگار باشند. در ضمن متخلخل از

نظر مکانیکی پایدار باشند و به سلول اجازه عبور و هدایت سیگنال های خارج سلولی را بدهند . اجزای زیستی

طبیعی که برای تولید یک داربست فعال زیستی برای سلول های بنیادی که منجر به غضروف می شوند ،

شامل آگارز ، آلجینات ، هیالورونیک اسید ، فیبرین و مشتقات کلاژن هستند .

یکی از مضرات این مشتقات ضعف مکانیکی که به شدت فوائد و کاربرد های کلینیکی شان را محدود می کند

است.

در مقابل داربست های مصنوعی نسبت به داربست های طبیعی کمیتها و کیفیت های مکانیکی و بیوشیمیایی

و تخریب آنها در مقایسه با پلیمرهای طبیعی به آسانی تغییر و قابل کنترل است .