Da Sir Martin John Evans publiserte bevis for de første embryonale stamcellekulturene i 1981, bød forskningen på et glimt av håp på det medisinske feltet. Mange trodde at disse uspesialiserte cellene kunne være et universalmiddel.
Ideen er pirrende: Med litt koaksjon har disse cellene potensial til å bli til alt fra hud til brusk. De kan til og med vokse til komplette organer eller kroppsdeler. Og de siste årene har forskere erfart at disse cellene har en annen spesiell egenskap: de kan stimulere til vekst i vev i nærheten.
For tretten år siden var det denne sistnevnte egenskapen som lokket Anthony Hollander, sjef for Institute of Integrative Biology ved University of Liverpool, til å finne ut nye måter å reparere menisk tårer i knærne. Nå har Hollander og teamet hans endelig fullført den første menneskelige rettssaken mot den såkalte “levende bandasje.” Og i dag fikk han offisielt patent (US patent nr. 9.539.364) for oppfinnelsen.
Bandasjen består av et tynt stillas av kollagen - et protein som finnes i bindevev som kan danne et porøst, men tøft materiale. Forskerne tilfører dette laget med en type stamceller, kjent som mesenkymale celler, dyrket fra benmargen til hver pasient. Under reparasjonen plasserer legen bandasjen mellom de to sidene av menisken og deretter suturerer menisk-kollagen-sandwich. Tanken er at stamcellene avgir vekstfaktorer som fremmer helbredelse av meniskvevet, og hjelper de to sidene til å strikke sammen igjen.
Den nye studien, som nylig ble publisert i Stem Cells Translational Medicine, dokumenterte den første testen av denne bandasjen i fem mennesker i alderen 18 til 45 år med menisk tårer. Etter to år forble tre av pasientene symptomfrie.
Menisk tårer er en vanlig skade, men de er notorisk vanskelige å reparere. Dette par c-formede bruskringer i hvert kne fungerer som støtdempere, og demper kneet fra støt mens du går, løper, hopper og lunger. De beskytter lokkene på brusk som dekker endene av bein som kommer sammen i kneet. Når vi eldes, fører imidlertid fortsatt stress til at meniskene slites, noe som betyr tårer.
Problemet, forklarer Hollander, er at menisken ikke leges som et kutt på armen din. Tårer i ytterkantene av platen leges relativt godt. Denne regionen, kjent som den rød-røde sonen, har relativt god blodtilførsel. Men det avtar mot de indre kantene av platen, kjent som den hvit-hvite sonen. Tårer i denne regionen reparerer ikke lett seg. Skadene adressert i denne studien forekommer alle i regionen mellomvaskularitet (rød-hvit sone) så vel som den hvit-hvite sonen, noe som betyr at disse tårene er de vanskeligste å fikse.
Inntil de siste tiårene, var reparasjonen for menisk tårer fjerning av deler av eller hele menisken som inneholdt bruddet. Men forskere tror nå dette gjør at leddene blir mer utsatt for slitasjegikt - en degenerativ tilstand i leddene. Uten pute av menisken antas leddet å ha større slitasje da brusk i kneet blir stresset under grunnleggende daglige aktiviteter som turgåing og trappeklatring. Likevel er denne prosedyren den vanligste behandlingen for menisk tårer.
Så er stamceller løsningen?
"Jeg hopper ikke ut av stolen min og sier at jeg må ta tak i denne teknologien og må bruke denne i min praksis, " sier Howard Luks, sjef for idrettsmedisin ved New York Medical College. Ikke bare hadde testen en relativt liten testgruppe (fem personer), den hadde en beskjeden suksessrate (tre av fem).
Luks erkjenner imidlertid at resultatene viser et visst løfte. "Tåren i papiret her er en veldig kompleks tåre, og din gjennomsnittlige ortoped kan ikke gjøre det, " sier han. "De kan reparere visse tårer, men det ville være mer utfordrende å fikse den de fikset."
Det er imidlertid flere faktorer som spiller i utviklingen av slitasjegikt, konstaterer han. "For lenge har vi tenkt på en mekanistisk prosess, " sier han. Selv om fjerning av menisken kan utløse slitasjegikt, er det en av mange faktorer som kan anspore sykdommens begynnelse.
Biokjemi er sannsynligvis også involvert, sier Luks. Skader eller overdreven påvirkning i leddet kan motvirke det han kaller en "kjemisk kaskade" i knærne. "Kjemikaliene og forbindelsene i kneet er fiendtlige overfor levedyktigheten til det gjenværende brusk, " sier han. Og når prosessen starter, har legene ennå ikke funnet ut hvordan de skal stoppe. Hvorvidt pasientene i denne studien vil utvikle slitasjegikt er fremdeles ukjent.
Andre metoder for fysisk reparasjon har vist seg å være like effektive for å fikse slike tårer, bemerker Luks, inkludert en metode kjent som slitebehandling. I denne prosedyren barberer kirurgen slimhinnen i kneleddet (synovium) for å indusere litt blødning og hjelpe til med gjenvekst av menisk.
"I flere tiår unngikk vi å reparere menisker i den hvit-hvite sonen med tanken på at det bare ikke kom til å fungere, " sier han. "Men så begynte en gjeng av oss å reparere dem, og vi fant ut at det fungerte."
Scott Rodeo, vevsforsker og kliniker ved Hospital for Special Surgery i New York City, hadde en annen problemstilling med studien: "Det er ingen kontrollgruppe, " sier han. "Det er ingen sporing av selve implantatet."
Denne første testen hos mennesker var imidlertid ment å teste sikkerheten til den levende bandasje, sier Hollander. Fordi sviktfrekvensen er høy for kirurgi i den hvite sonen i menisken, sier han, "vi føler oss trygge på å konkludere med at det var en viss direkte fordel med behandlingen." Selv om han håper å ha en kontrollgruppe i fremtidige studier, konstaterer han at det er etiske bekymringer med en slik gruppe. "Siden det er rikelig med bevis på at kirurgi alene mislykkes, " sier han. Å ha pasienter gjennomgått en slik prosedyre kan anses som uetisk.
Den levende bandasjen er imidlertid en av de mer lovende metodene for bruk av stamceller ved reparasjon av menisk. Da Hollander startet forskning på denne arenaen, forsøkte de fleste andre grupper å bruke stamcelle-infunderte kollagenstrukturer som et fundament for stamceller til å vokse vev som fylles i ødelagte deler av menisken. "Når du driver med vevteknikk, lager du plassfylling, lager du en stor del av vevet, " forklarer Hollander.
Hollander hadde imidlertid en anelse om at disse metodene ikke kom til å fungere. Stamceller er ekstremt vanskelige å kontrollere når de settes inn i leddene. "Kneet er et veldig fiendtlig miljø, " sier Luks. "[Så] disse cellene lever vanligvis ikke lenge i kneet, og de oppfører seg ikke på samme måte som vi trodde at de ville gjøre."
For å fullføre det, ønsket Hollander å prøve noe annet. "Jeg liker ikke å gjøre det samme som andre mennesker, " sier han og ler. Så han bestemte seg for å prøve å utnytte andre egenskaper til stamcellene, og etter hvert utvikle den levende bandasje. Siden den gang har han utviklet et spin-off selskap, Azelon, for å markedsføre produktet.
I disse dager påstår mange leger allerede vellykket bruk av stamceller i reparasjon av menisk: fra påføring av stamceller suspendert i gel til kollagenstrukturer. Men teknologien er langt fra bred bruk, sier Rodeo, spesielt i USA, der dyrking av stamceller er strengt regulert. På dette tidspunktet, "den kommersielle applikasjonen ligger langt foran vitenskapen, " sier han. Det er mye mer å lære om alle disse applikasjonene før de trygt kan brukes kommersielt.
Hollander synes stamcellebandasjer er ekstremt lovende, ikke bare for knær, men også en rekke reparasjoner av bløtvev, fra rotatormansjetter til mødres analsfinkter som er revet i fødsel. Foreløpig fokuserer han imidlertid på menisci. "Bare å gjøre denne ene applikasjonen har tatt oss år, " sier han. "Vi kan ikke gjøre alt."
Hollander har allerede anskaffet midler til en større rettssak. Han planlegger også å strømlinjeforme prosessen og redusere noen av kostnadene - et spørsmål som gjaldt både Rodeo og Luks. For å gjøre dette, håper Hollander å bytte til bruk av donorstamceller, slik at pasienter ikke trenger å gjennomgå to prosedyrer, for først å aspirere stamcellene og deretter implantere bandasjen.
"Vi prøver å fryse den levende bandasjen, slik at den kan lagres i noen måneder på sykehuset og så bare trekkes ut av fryseren, varme opp og implanteres, " sier han. "Det gjør det til en mye enklere prosess - mye mer kostnadseffektivt for helsepersonell."
Selv om det må gjøres mye mer testing for å bekrefte effektiviteten av den levende bandasje, ser teamet ut til å være på rett vei.
"For det første lønner det seg å redde en menisk, " sier Luks. "Hvis en menisk kan repareres, bør den repareres."
