محققان مسیر بالقوه جدیدی را برای بهبود روشهای ترمیم استخوان یافتند

سوم ژانویه 2020 - محققان با کمک اسکن‌های خاص استخوانی در بیش از یک هزار فرد مسن دریافتند افراد مبتلا به دیابت نوع 2، استخوان‌ها ضعیف و شکننده میشوند و این تغییر در استحکام استخوان‌ها را نمیتوان با کمک روش‌های استاندارد سنجش تراکم استخوان کشف کرد.

این کاهش تراکم استخوان در افراد مسن مبتلا به دیابت میتواند ریسک شکستگی را در آن‌ها افزایش دهد. شکستگی‌های لگن یکی از پرعارضه‌ترین خطراتی است که احتمال بروز آن در افراد مبتلا به استئوپروز و پوکی استخوان بیشتر میشود. این شکستگی‌ها نه تنها مخارج زیادی را به فرد و خانواده او و سیستم بهداشتی کشور وارد میکنند بلکه احتمال معلولیت و حتی خطر مرگ بعد از آن نیز زیاد است.

محققان می‌گویند در افراد مسن مبتلا به دیابت حتی در آنهایی که در آزمایش‌های سنجش تراکم استخوان رایج استحکام استخوان طبیعی گزارش میشود، خطر شکستگی لگن ۵۰-۴۰درصد بیش از دیگر افراد است.

حال محققان به روشی برای بهبود روشهای فیوژن ستون فقرات و ترمیم استخوانهای شکسته یا معیوب که از تولید بیش از حد استخوان جلوگیری کند- که معمولاً در درمانهای فعلی رخ می دهد-، نزدیکتر شده اند.

در یک مطالعه ی پیش بالینی، محققان با تحویل یک پروتئین قدرتمند سازنده ی استخوان به نام پروتئین مورفوژنیک استخوان یاBMP ، با استفاده از یک ماده بیولوژیکی جدید ساخته شده از هپارین، رشد استخوانی ناخواسته را در خارج از مناطق هدف در استخوان ران موشهای صحرایی کاهش دادند.

یک تیم تحقیقاتی شش نفره،- به رهبری دکتر  Marian H. Hettiaratchi، متخصص مهندسی زیستی در پردیس Phil و Penny Knight برای سرعت بخشیدن به تأثیرات علمی در دانشگاه اورگان- این رویکرد را در مقاله ای بصورت آنلاین در Science Advances منتشر کردند.

بیش از پنج سال پیش، دکتر Hettiaratchi، شروع به کاوش در مورد استفاده از میکرو ذرات هپارین برای تحویل BMP به عنوان یک روش احتمالی برای جلوگیری از رشد غیر طبیعی استخوان کرد. او در آن زمان دانشجوی دکترا در انستیتوی فناوری جورجیا تحت مربیگری رابرت گلدنبرگ و تاد مک دوییت (نویسندگان مقاله ی اخیر) بود.

در رویکرد سنتی، استفاده از دوزهای بالای BMP به تنهایی، منجر به عوارض بی شماری در انسان از جمله التهاب بافت نرم و رشد غیر طبیعی استخوان می شود.

برای مطالعه ی جدید، Hettiaratchi و همکارانش از نتایج قبلی خود در آزمایشات انجام شده بر روی موش صحرایی و در لوله های آزمایش برای شبیه سازی های رایانه ای برای کشف روشهایی برای تنظیم رویکرد مبتنی بر هپارین خود در آزمایشات حیوانی، با سطوحی از BMP که قابل مقایسه با دوزهای مورد نیاز در مراحل ترمیم استخوان انسان باشد، استفاده کردند.

دکتر Hettiaratchi گفت: ما بر روی استفاده از دوزهایی که از نظر بالینی دارای اهمیت بیشتری بودند، تمرکز کردیم. درمان معمول برای انسانها، استفاده از 0.1 تا 0.2 میلی گرم BMP به ازای هر کیلوگرم وزن بدن است، بنابراین ما برای موش ها از همین مقدار استفاده کردیم. بیشتر تحقیقات انجام شده در موش صحرایی، غلظت BMP بکار گرفته شده برای ترمیم استخوان، 10 برابر کمتر از این مقدار است، كه با آنچه در انسان انجام شده قابل مقایسه نیست و عوارض جانبی دوز BMP بالینی را نشان نمی دهد.

ما از دو قدرت مختلف این ترکیب استفاده کردیم که منجر به کاهش 40 تا 50 درصدی در تشکلیل استخوان غیر طبیعی گردید. ریز ذرات هپارین، حاوی پلی ساکاریدهای خطی زنجیره ای طولانی هپارین ، با گروه های سولفاته هستند که تمایل اتصال قوی تری به BMP دارند.

هپارین وBMP ، مخلوط شده در یک هیدروژل آلژینات، به یک لوله ی مش متشکل از نانو الیاف تزریق شدند- که در آزمایشگاه گلدبرگ برای جداسازی یک منطقه ترمیم، تولید شده و در سال 2011 در بیوساینس رونمایی شد – و این مش درون نقص استخوانی ران موش ها قرار داده شد. در روشهایی که بر روی انسانها انجام می شود، دوزهای بالایBMP در اسفنج کلاژنی تزریق می شود و در محل ترمیم قرار داده می شود که منجر به استخوان زایی غیر طبیعی در بافت نرم اطراف آن می شود، زیرا BMP سریعاً از اسفنج فرار می کند و وارد بافت نرم اطراف می شود.

دکترHettiaratchi  گفت: این یافته ها اثبات مفهومی برای تنظیم دقیق این روش و نه مسیری برای آزمایشات بالینی در انسان است. هدف نهایی ایجاد ریز ذرات شبه هپارین مصنوعی است که ضمن اجتناب از عوارض جانبی احتمالی هپارین، به نتایج مشابه بیانجامد.

دکترHettiaratchi  گفت: مشكل درمان نقص های بزرگ استخوانی از نظر كلینیكی این است كه BMP كه با استفاده از اسفنج های كلاژن تحویل داده می شود باعث ایجاد استخوان های غیر طبیعی می شود زیرا دارو روی اسفنج باقی نمی ماند. مواد جدید ما بیشتر BMP را حفظ می کند، و آن را در موضع نگه می دارد. بنابراین در خارج از منطقه مورد نظر استخوان تشکیل نمی گردد.

دکتر Hettiaratchi، به دنبال توسعه ی یک ماده مصنوعی برای تحویل موضعی پروتئین است تا از عوارض جانبی احتمالی هپارین جلوگیری کند، هپارین یک ماده ی ضد انعقاد است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد و از لخته شدن خون جلوگیری می کند. وی خاطرنشان کرد که هیچ یک از لیست طولانی اثرات جانبی شناخته شده ی هپارین در موشها مشاهده نشده است. یکی دیگر از مشکلات احتمالی این است که گروه های سولفات بیشمار هپارین ممکن است به پروتئین های دیگری که به ترمیم استخوان مربوط نمی شوند، متصل شوند.

او گفت، در حالت ایده آل ، یک داروی مصنوعی مانند هپارین می تواند ساخته شود که فقط به BMP متصل شود. چنین کارهایی تمرکز اولیه ی من در آزمایشگاه UO در تورنتو خواهد بود که در اوایل سال 2020 افتتاح می شود.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20200103/Researchers-show-new-potential-path-to-improve-bone-repair-procedures.aspx