Labor-Grown 'Leben' Knochen können maßgeschneiderte Implantate ergeben.

Lebenden Knochenstücke gewachsen zum ersten Mal aus den Zellen des Patienten – in diesem Fall, Miniatur-Schweine – und geformten, fehlende anatomische Strukturen zu ersetzen.

Die maßgeschneiderte Knochen verwendet wurde, um erfolgreich reparieren ein Schwein Unterkiefer, eines der stärksten und komplexesten Kiefer im Gesicht, ebnet den Weg für Knochen-Reparaturen, die an anderer Stelle im Körper, konnte durchgeführt werden, sagten die Forscher.

Knochen kommen häufig in komplexen Formen, macht es schwierig, passende natürliche Ersatz für sie bei Patienten mit Verletzungen, Krankheiten oder Missbildungen. Obwohl Chirurgen fehlenden Knochen mit Titan ersetzen können, Implantate solche künstlichen Mangel des Knochenmarks, die viele wichtige Rollen im Körper, wie z. B. die Erzeugung von roten Blutkörperchen und Immunzellen spielt. [Die 9 interessantesten Transplantationen]

Patienten gespendete Knochen erhalten könnte, aber tun also wirft weitere Fragen, z. B. erhöht das Risiko von Gewebe Ablehnung. Alternativ können Ärzte Knochen aus einem anderen Teil des Körpers eines Patienten zu ernten und es passt, wo es muss gehen, aber Schäden an der Ernte-Standort ist in der Regel große und kann zu starken Schmerzen führen zu schnitzen.

Stattdessen hoffen die Wissenschaftler jetzt lebenden Knochen im Labor wachsen. Die Forscher konzentrierten sich auf dem Ramus-Kondylus Gerät, der Teil des Unterkiefers, die den Schädel in der Nähe des Ohres und die wichtigsten tragenden Knochen im Gesicht trifft. Sie experimentierten auf Yucatán Minischweine, weil Kiefer Anatomie und Mechanik der Tiere genau derjenigen Menschen imitieren.

Die Forscher zunächst nahm Brocken von Kuh Schenkelknochen und beraubt sie ihrer Zellen, die Verwendung von Reinigungsmitteln und Enzyme. Sie geschnitzt als nächstes diese "decellularized" Stücke in perfekte anatomische Passformen für den Ramus-Kondylus-Einheiten, die aus der Minischweine chirurgisch entfernt wurden.

Die Wissenschaftler entkernt dann diese Knochen Gerüste mit Stammzellen aus dem Fett der Minischweine, die diese Transplantate erhalten. Die Implantate wurden dann in "Bioreaktoren", die die Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt.

Nach drei Wochen entwickelte sich die Stammzellen zu unreif lebende Knochen. "Der Knochen durch die Zellen des Empfängers gebildet wird", sagte leitender Autor der Studie Gordana Vunjak-Novakovic, einen Lichteffekt an der Columbia University Leben Wissenschaft.

Aber wenn diese lebendigen Knochentransplantate jemals in die Klinik machen, können sie weit weg von wo sie schließlich eingepflanzt werden angebaut werden. Um zu sehen, wie ihre Transplantate unter solchen Bedingungen ergehen könnte, Vunjak-Novakovic und ihre Kollegen hergestellt und implantiert die Grafts "an zwei Standorten, die mehr als 1.200 Meilen (1.930 Kilometer) auseinander, waren New York City und Baton Rouge (Louisiana)," Vunjak-Novakovic sagte. Fettzellen wurden von den Schweinen den Forschern geliefert, und die Grafts wurden in den Bioreaktoren zu den Schweinen ausgeliefert.

Sechs Monate nach der Implantation diese Transplantate erfolgreich integriert sich in ihre Host-Körper und regeneriert Knochen ohne Komplikationen, und gleichzeitig dazu beitragen, die Minischweine ihre Kiefer wieder verwenden, so die Forscher. Darüber hinaus "unerwartet, Labor-grown Knochen implantiert, wurde allmählich ersetzt durch neuen Knochen gebildet durch den Körper", sagte Vunjak-Novakovic. "Diese Funktion ist, was macht diese Ihre eigenen Knochen zu implantieren, die fester Bestandteil der heimischen Knochen werden." [7 coole Anwendungen des 3D-Drucks in der Medizin]

Vunjak-Novakovic stellte fest, dass die Qualität des regenerierten Gewebes, die bisherige Ansätze überschritten. Darüber hinaus ermöglicht das Gerüst von das Ihnen entwickelten Knochenbildung ohne den Einsatz von teuren Chemikalien bekannt als Wachstumsfaktoren, denen andere Ansätze in der Regel auf verlassen.

"Dies ist ein sehr aufregender Schritt nach vorn bei der Regenerationsmedizin Optionen für Patienten mit kraniofazialen defekten Verbesserung, und wir hoffen zu klinische Studien innerhalb von ein paar Jahren beginnen" Vunjak-Novakovic sagte in einer Erklärung.

Die klinischen Studien mit lebenden Knochen Transplantationen durchgeführt werden würde, durch Vunjak-Novakovic Firma EpiBone.

"Mit einer Chance auf innovative Forschung arbeiten, die Teil unserer Zukunft möglicherweise interessant, anregend und sehr inspirierend, ist", sagte Studienautor Blei Sarindr Bhumiratana, postdoctoral Fellow an der Columbia University, der auch der chief scientific Officer bei EpiBone.

Die Wissenschaftler sind jetzt auch das Experimentieren mit einer Knorpelschicht auf ihre lebenden Knochen zu mehr eng imitieren natürliche Knochen Transplantationen. "Knorpel ist eine dünne und elastische Gewebe, die Enden der meisten unserer Knochen, reibungsfreie Bewegung ermöglichen die Linien", sagte Vunjak-Novakovic.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert Online-15.Juni in der Zeitschrift Science Translational Medicine.