Knochen aus Haut- und Zahnfleischgewebe könnte die Transplantation vereinfachen

Knochen aus Haut- und Zahnfleischgewebe könnte die Transplantation vereinfachen
Knochen aus Haut- und Zahnfleischgewebe könnte die Transplantation vereinfachen
Anonim

ANN ARBOR - - Unter Verwendung künstlich hergestellter Haut- und Zahnfleischzellen (Zahnfleischgewebe) haben Forscher der University of Michigan School of Dentistry vollständige Knochen mit der gleichen harten äußeren Beschichtung, dem schwammigen Inneren und dem Markkern wie natürlich produzierter Knochen hergestellt. Die Forscher verwendeten die Methode, um große Bereiche fehlenden Knochens bei lebenden Ratten zu ersetzen, was die Aussicht auf einfachere, weniger schmerzhafte Knochentransplantationen bei menschlichen Patienten erhöhte.

Die Experimente, die in der Ausgabe von Human Gene Therapy vom 20. Mai veröffentlicht wurden, hatten auch ein überraschendes Ergebnis: Die gentechnisch veränderten Zellen lieferten nicht nur die knochenbildenden Proteine, die sie absondern sollten, sondern sie waren auch direkt an der Knochenbildung beteiligt.

Gegenwärtige Knochentransplantationsmethoden umfassen die Entnahme des Knochenmarks eines Patienten mit einer langen Nadel oder die chirurgische Entfernung eines Knochenstücks, typischerweise aus der Hüfte. Bei der neuen Methode, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet, wird ein winziges Stück Haut- oder Zahnfleischgewebe entfernt, in noch kleinere Stücke geschnitten und in eine Kulturschale gelegt. Die kultivierten Zellen werden dann so manipuliert, dass sie BMP-7 sezernieren, ein Protein, das die Knochenbildung induziert. Die manipulierten Zellen werden auf Kollagenschwämme ausgesät, die in dem Bereich platziert werden, in dem Knochenreparatur benötigt wird.

Das Forschungsteam – darunter Bruce Rutherford, Professor; Paul Krebsbach, Assistenzprofessor; Keni Gu, Forschungsermittler; und Renny Franceschi, außerordentlicher Professor – testeten das System an Ratten, denen große Knochenabschnitte im Schädel fehlten. Neuer Knochen wurde aus den eigenen Hautzellen der Ratten produziert, und die Schädel waren innerhalb von nur vier Wochen fast vollständig verheilt, „was für mich verblüffend war“, sagt Rutherford.

Der neue Knochen sieht genauso aus wie natürlich produzierter Knochen, und die Forscher planen weitere Experimente, um herauszufinden, ob er wie natürlicher Knochen funktioniert. Sie experimentieren auch mit der Verwendung eines Hydrogels – ein Material, das unter bestimmten Bedingungen von Flüssigkeit zu Gel wechselt – anstelle der Kollagenschwämme. Das spezielle Hydrogel, das sie verwenden, wirkt wie „umgekehrter Jell-O“, bleibt flüssig, wenn es kühl ist, und wird fester, wenn es warm ist, sagt Rutherford. Als Flüssigkeit in eine Läsion beliebiger Größe oder Form injiziert, geliert das Material, wenn es sich auf Körpertemperatur erwärmt, und hält die veränderten Zellen an der richtigen Stelle.

In einer weiteren Reihe von Experimenten, über die in der Veröffentlichung berichtet wird, implantierten die Forscher gentechnisch veränderte menschliche Zahnfleischzellen in einen Mausstamm, der kein Immunsystem hat und daher fremdes Gewebe nicht abstößt. Zu ihrer Überraschung bestand der neue Knochen, der sich in den Mäusen bildete, sowohl aus Maus- als auch aus menschlichem Gewebe. „Dies deutet darauf hin, dass die Zahnfleischzellen nicht nur BMP-7 lieferten, sondern auch auf das Protein reagierten und selbst Knochen bildeten“, sagt Rutherford.

Die Verwendung patienteneigener Zellen aus leicht zugänglichem Gewebe, die schnell heilen, ist ein wichtiger Schritt hin zu einer Alternative zu herkömmlichen Knochentransplantaten, sagt Rutherford. „Wenn die implantierten Zellen neben der Sekretion von BMP-7 direkt Knochen bilden, wären diese Autotransplantate bei der Knochenregeneration in den vielen Fällen nützlich, in denen nur wenige Zellen im verletzten Knochen verbleiben, die in der Lage sind, neuen Knochen zu bilden. Solche Läsionen sind schwer zu behandeln konventionelle Behandlung."

Die Forschung wurde vom National Institute of Dental and Craniofacial Research finanziert.

Die U-M School of Dentistry ist eine der landesweit führenden zahnmedizinischen Fakultäten, die sich mit Bildung, Forschung, Patientenversorgung und gemeinnützigen Diensten im Bereich der Mundgesundheit befasst. Allgemeine Zahnkliniken und Spezialkliniken, die fortschrittliche Behandlungen anbieten, ermöglichen es der Schule, Patienten in ganz Michigan zahnärztliche Dienstleistungen und Programme anzubieten. Klassenzimmer- und Klinikunterricht bilden zukünftige Zahnärzte, Zahnärzte und Dentalhygieniker für die Praxis in Privatpraxen, Krankenhäusern, Hochschulen und öffentlichen Einrichtungen aus.Die Forschung versucht, neues Wissen zu entdecken und anzuwenden, das Patienten weltweit helfen kann. Weitere Informationen finden Sie im Internet unter

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