kondrosİt İmplantasyonu’nun temellerİ · scaffold nedİr ? • ‘ a temporary or movable...
TRANSCRIPT
KONDROSİT KONDROSİT İMPLANTASYONU’NUN İMPLANTASYONU’NUN
TEMELLERİTEMELLERİDr. Tahsin BEYZADEOĞLUDr. Tahsin BEYZADEOĞLU
Yeditepe Üniversitesi Tıp FakültesiYeditepe Üniversitesi Tıp FakültesiOrtopedi ve Travmatoloji ADOrtopedi ve Travmatoloji AD
ANKARA ÜNİVERSİTESİ ORTOPEDİ ANKARA ÜNİVERSİTESİ ORTOPEDİ GÜNLERİGÜNLERİ
10-11 Ekim 200810-11 Ekim 2008
GÜNCEL SORUNGÜNCEL SORUN• Eklem kıkırdak yaralanmaları oldukça sık olarak görülmektedir
ve mevcut tedavi yöntemlerinin uzun dönem sonuçları, yeteri
kadar iyi değildir.
• 31.000 artroskopik prosedürde % 63 oranında kıkırdak lezyonu
bulundu. Hastaların % 20’sinde Outerbridge Grade 4 lezyon
mevcuttu.Curl WW, Krome J, Gordon ES, Rushing J, Smith BP, Poehling GG.Cartilage injuries: a review of 31,516 knee arthroscopies.Arthroscopy. 1997 Aug;13(4):456-460.
SÜREGELEN SORUNSÜREGELEN SORUN
‘’Hipokrat’tan günümüze, tüm bilim dünyasınca bilinir ki, ülsere kıkırdak büyük bir problemdir ve bir kere parçalanırsa, tamir edilemez.’’Hunter W.On the structure and diseases of articulating cartilage.Philos Trans R Soc Lond 1743;42b:514-521.
EKLEM KIKIRDAĞIEKLEM KIKIRDAĞI• Hiposellüler,• Avasküler,• Alenfatik,• Anöral,• Yağ, kas ve diğer matür dokulardaki gibi indiferansiye
mezenkimal kök hücreleri içermez (zayıf tamir).• Düşük sürtünme ve dayanıklı yüzey oluşturmasını
sağlayan, yoğun proteoglikan ve kollajen matriks mevcut.
MİNİMAL TAMİR POTANSİYELİMİNİMAL TAMİR POTANSİYELİ
Eklem kıkırdağının ana Eklem kıkırdağının ana komponentlerikomponentleri
• Kondrositler,• Kollajen,• Ekstrasellüler matriks proteoglikanları,• Non-kollajen proteinler• Su
Ana temel taş indiferansiye mezenkimal kemik iliği kök hücrelerinden gelişen
KONDROSİT
EKLEM KIKIRDAĞININ TEMEL YAPISAL ANATOMİSİEKLEM KIKIRDAĞININ TEMEL YAPISAL ANATOMİSİ
Safranin O boyası, X5Safranin O boyası, X5
YAPIM - YIKIMYAPIM - YIKIM• Kondrositler bir orkestra şefi gibi martiks
sentezi ile yıkımını düzenlerler.• Matriks oluşumunu etkileyen faktörler:
– Mekanik yük– Hormonlar– Lokal büyüme faktörleri– Sitokinler– Yaşlanma– Yaralanma
HEDEFİMİZ TİP IIHEDEFİMİZ TİP II• Tip IITip II: Eklem kıkırdağının ana fibriler
kollajeni (%90-95)– Highly cross-linked network
• Tip IXTip IX: Proteoglikan parça içeren kısa fibrilli kollajen
• Tip XITip XI: Ana görevi Tip II kollajen fibril kalınlığını düzenlemek
ANABOLİZMA – KATABOLİZMAANABOLİZMA – KATABOLİZMAMÜKEMMEL DENGEMÜKEMMEL DENGE
• İntegrinİntegrin: Kondrositleri matrikse bağlayan yüzey proteini
• Kondrositlerde sitokin ve büyüme faktörleri (Transforming Growth Faktör = TGF-β, Insulin-like Growth Faktör =
IGF-I, Bone Morfojenik Proteinler = BMP-2 ve BMP-7) için de reseptörlerİ vardır.
• Matriks komponentleri dışında, matriks yıkan enzimler de salgılarlar.
ASLINDA UZUN ÖMÜRLÜASLINDA UZUN ÖMÜRLÜ• Normal şartlar altında, kollajen
metabolizması çok yavaştır ve yarı ömrü yıllar sürer.
• Hastalık durumunda ileri derecede yıkım artar …….. Artroz ……… Kollajenazlar ??
EŞSİZ BİYOMEKANİKEŞSİZ BİYOMEKANİK
• Matriksteki negatif yük katyonları çekerek, doku osmolalitesinin artmasına neden olur.
• Suyun da çekilmesi ise osmolaliteyi azaltır.• SONUÇSONUÇ: Eklem kıkırdağında, tüm dokulardan daha
yüksek osmotik basınç vardır.– Su içeriği ve yüksek hidrostatik basınçla yüklere dirençlidir.– İleri derecede entegre Tip II kollajen matriks şişmesini
engeller.• Osteoartritte entegrasyon bozulur, şişme başlar.
YARALANMA TİPİ, DERECESİ ve CEVAPYARALANMA TİPİ, DERECESİ ve CEVAP• Metabolik, Genetik, Vasküler, Mekanik, Travma• Yaralanmanın derecesi prognozun ana belirleyeni
– Mikrohasar (künt travma)Mikrohasar (künt travma): yüzeyde gözle görülmeyen• Mikrokırıklar, apopitoz, proteoglikan kaybı, kıkırdakta incelme,
subkondral kalınlaşma ---- anöral ---- sıklıkla ağrısız?– Kondral kırıkKondral kırık: subkondral kemiğe kadar uzanan
• Apopitoz, nekroz, kondrositler prolifere olsa bile defekte migre olmazlar ve defekt kenarları birleşmez ----efüzyon, ağrı, kilitlenme
– Osteokondral kırıkOsteokondral kırık: Subkondral kemiği de içeren• Kemikte inflamatuar cevap, hematom organizasyonu, fibrin pıhtı,
fibrovasküler tamir, mezenkimal kök hücre proliferasyonu ile kondrosit diferansiasyonu, derin dokularda endokondral kemikleşme, hyalen kıkırdak matriksin dejenerasyonu ---- fibrokartilajinöz matriks (Tip I>Tip II)
ICRS SINIFLAMASIICRS SINIFLAMASI
Grade 0 - Normal Grade 1 – Normale YakınYüzeyel: A) YumuşamaB)+ ve/veya fissürleşme
Grade 2 – Anormal%50’den az derinlikte
Grade 3 – Ciddi AnormalA) %50’den fazla derinlikteB) Kalsifiye tabakaya kadar
C) Subkondral kemiğe kadarD) Kabarmış
Grade 4 – İleri Derecede AnormalA) Subkondral kemikten minimal kayıp
B) Subkondral kemikten ciddi kayıp
OUTERBRIDGE SINIFLAMASIOUTERBRIDGE SINIFLAMASI
Grade 1: Eklem yüzü şişmiş, yumuşamış ve Grade 1: Eklem yüzü şişmiş, yumuşamış ve
kabarmışkabarmış
Grade 2: Çapı 1 cm’den az olan fissürler ve yarıklar Grade 2: Çapı 1 cm’den az olan fissürler ve yarıklar
mevcutmevcut
Grade 3: Çapı 1 cm’den büyük, subkondral kemiğe Grade 3: Çapı 1 cm’den büyük, subkondral kemiğe
kadar uzanan derin fissürler mevcutkadar uzanan derin fissürler mevcut
Grade 4: Subkondral kemik açıktaGrade 4: Subkondral kemik açıkta
OARSI (Osteoarthritis research Society International) OARSI (Osteoarthritis research Society International) Osteoarthritis Cartilage Histopathology Assesment SystemOsteoarthritis Cartilage Histopathology Assesment System
Pritzker KP, Gay S, Jimenez SA, Ostergaard K, Pelletier JP, Revell PA, Salter D, van den Berg WB.Osteoarthritis cartilage histopathology: grading and staging.Osteoarthritis Cartilage. 2006 Jan;14(1):13-29.
Wakitani SkorlamasıWakitani Skorlaması(Histolojik Kıkırdak Skorlama Sistemi)(Histolojik Kıkırdak Skorlama Sistemi)• Hücre morfolojisi• Matriks boyanması• Kıkırdak yüzeyi• Defekt kalınlığı• İntegrasyon
Patologlarımıza OARSI ve Wakitani Patologlarımıza OARSI ve Wakitani derecelendirme sistemini öğretmeliyiz !derecelendirme sistemini öğretmeliyiz !
• Fibroblast• Osteoblast• Kondrosit• Adiposit• İskelet Miyoziti• Kardiak Miyozit
• Miyofibroblast• Endotel hücresi• Perisit• Tenosit• Timik Stroma Hücresi
KÖK HÜCREDEN DERİVE OLAN KÖK HÜCREDEN DERİVE OLAN FENOTİPLERFENOTİPLER
BİYOMÜHENDİSLİK NEDİR ?BİYOMÜHENDİSLİK NEDİR ?• Biyomühendislik = Biyomedikal Mühendisliği =
Medikal Mühendisliği:Tıp, Fizyoloji ve Biyolojinin sorunlarını anlamak, tanımlamak ve çözmek için mühendislik ve fizikokimya bilimlerinin prensip ve yöntemlerini yaşam ve tıp bilimlerine uygulayan disiplinlerarası bir Anabilim Dalıdır
HÜCRE ve DOKU KÜLTÜRÜ NEDİR ?HÜCRE ve DOKU KÜLTÜRÜ NEDİR ?
– Doku Kültürü: Doku Kültürü: İnsan, hayvan ve bitkilerden alınan organ veya doku parçalarının bütünden ayrı bir şekilde, yapay hazırlanmış ortamlarda (in vitro) 24 saat ve daha uzun süreler yaşatılmasıdır.
– Hücre kültürü:Hücre kültürü: Tek bir hücre veya hücrelerin doku ile bağıntısı olmadan in vitro çoğalmasıdır.
NERELERDE KULLANILIR ?NERELERDE KULLANILIR ?kanser araştırmaları (in vitro toksikoloji)sitogenetik, biyokimyasal, moleküler biyolojik
çalışmalarda, çeşitli hastalıkların tanı ve araştırılmasında, doku ve deri mühendisliğiaşı üretimi, kök hücrelertüp bebek ve kısırlık tedavilerifarmasötik proteinlerin üretimi
SCAFFOLD NEDİR ?SCAFFOLD NEDİR ?• ‘ a temporary or movabletemporary or movable platform for
workers (as bricklayers, painters, or miners) to stand or sit on when working at a height above the floor or ground ’
• Yapı iskelesi
• Hücre ve doku oluşumunu Hücre ve doku oluşumunu desteklemek için çatı vazifesi desteklemek için çatı vazifesi gören biyomateryalgören biyomateryal
İDEAL SCAFFOLD NASIL İDEAL SCAFFOLD NASIL OLMALIDIR ?OLMALIDIR ?
• 3 boyutlu kafesi boyunca hücrelerin
homojen dağılımını sağlamalıdır.
• Biyokimyasal moleküllerin etkili
difüzyonuna izin vermelidir.
• Belirli bir süre sonunda çözünerek yerini
ev sahibi dokuya bırakmalıdır.
SCAFFOLD ÖNEMLİ ÇÜNKÜSCAFFOLD ÖNEMLİ ÇÜNKÜ
• Hücrenin toplanmasını,
• Hücrenin yapışmasını,
• Besinlerin hücreye difüzyonunu,
• Büyüme faktörlerinin alınmasını,
• Hücre davranışını etkiler.
Kemik ve Kıkırdak içinKemik ve Kıkırdak içinDoku Mühendisliğinde Kullanılan Scaffold ve Doku Mühendisliğinde Kullanılan Scaffold ve
BiyomateryallerBiyomateryaller1)Sentetik organik materyaller:• Biyoçözünür ve biyoemilir: Polyglycolide, Polyactide,
Polydioxanone, Polycaprolactone• Halen araştırılan Polimerler: Polyorthoester,
Polyanhydrides, Polyhydroxyalkanoate• Entrepreneurial Polymerik biyomateryaller: Poly (lactic
acid-co-lysine)2)Sentetik inorganik materyaller:• Hydroxyapatite, Calcium/phosphate composite, glass
ceramic3)Doğal kaynaklı organik materyaller:• Kollajen, Fibrin, Hyaluronik Asit4)Doğal kaynaklı inorganik materyaller:• Corralline Hydroxiapatite
ACIACITreatment of Deep Cartilage Defects in the
Knee with Autologous Chondrocyte Transplantation
Mats Brittberg, Anders Lindahl, Anders Nilsson, Claes Ohlsson, Olle Isaksson, and
Lars Peterson The New England Journal of Medicine Volume 331:889-895 October 6, 1994
Number 14
ACIACI(Autologous Chondrocyte Implantation)(Autologous Chondrocyte Implantation)
KONDROSİT KÜLTÜRÜ ve OTOLOG KONDROSİT KÜLTÜRÜ ve OTOLOG KONDROSİT İMPLANTASYONUKONDROSİT İMPLANTASYONU
TEDAVİ TEDAVİ ALGORİTMASINI ALGORİTMASINI
DEĞİŞTİRDİDEĞİŞTİRDİ
EKLEM KIKIRDAK LEZYONLARININ TEDAVİ EKLEM KIKIRDAK LEZYONLARININ TEDAVİ ALGORİTMASIALGORİTMASI
SEMPTOMATİK TAM KAT EKLEM SEMPTOMATİK TAM KAT EKLEM KIKIRDAK LEZYONUKIKIRDAK LEZYONU
LEZYONLEZYON<<1.5 cm1.5 cm²²
LEZYONLEZYON>>1.5 cm1.5 cm² <² <4 cm4 cm²²
LEZYONLEZYON>>4 cm4 cm² <² <8 cm8 cm²²
LEZYONLEZYON>>8 cm8 cm²²
RESTORATİF:RESTORATİF:
Single-plug OATSingle-plug OAT
REPERATİF:REPERATİF:
MikrokırıkMikrokırık
KondroplastiKondroplasti
RESTORATİF:RESTORATİF:ACIACI
AllogreftAllogreftMosaikplastiMosaikplastiREPERATİF:REPERATİF:
MikrokırıkMikrokırıkMosaikplastiMosaikplastiMikrokırık + Mikrokırık +
Periosteal Periosteal FlepFlep
RESTORATİF:RESTORATİF:ACIACI
AllogreftAllogreftREPERATİF:REPERATİF:Mikrokırık ?Mikrokırık ?
Mosaikplasti ?Mosaikplasti ?
RESTORATİF:RESTORATİF:
AllogreftAllogreft
ACI ?ACI ?
REPERATİF:REPERATİF:
YOKYOK
Browne JE, Branch TP.Browne JE, Branch TP.Surgical alternatives for treatment of articular cartilage lesions.Surgical alternatives for treatment of articular cartilage lesions.J Am Acad Orthop Surg. 2000 May-Jun;8(3):180-189. J Am Acad Orthop Surg. 2000 May-Jun;8(3):180-189.
TOM MINASTOM MINAS
MikrokırıkMikrokırık MozaikplastiMozaikplasti
BİZ ÇOK MEMNUNDUK !BİZ ÇOK MEMNUNDUK !
• Reperatif (tamir edici) Cerrahi Teknikler:Reperatif (tamir edici) Cerrahi Teknikler:
Eklem kıkırdağının tamamen oluşmasını sağlamasa
bile, değişken süreçler boyunca oldukça fonksiyonel
sonuçlar elde edilebilmektedir.
• Restoratif (orijinal haline getirici) Cerrahi Teknikler:Restoratif (orijinal haline getirici) Cerrahi Teknikler:
Eklem kıkırdağını doğal haline getirmeyi
hedeflemektedir.
TAMİR ETMEK ? RESTORE ETMEK ?TAMİR ETMEK ? RESTORE ETMEK ?CERRAHİ ALTERNATİFLERCERRAHİ ALTERNATİFLER
TAMİR ETMEK ? RESTORE ETMEK ?TAMİR ETMEK ? RESTORE ETMEK ?CERRAHİ ALTERNATİFLERCERRAHİ ALTERNATİFLER
Browne JE, Branch TP.Browne JE, Branch TP.Surgical alternatives for treatment of articular cartilage lesions.Surgical alternatives for treatment of articular cartilage lesions.J Am Acad Orthop Surg. 2000 May-Jun;8(3):180-189. J Am Acad Orthop Surg. 2000 May-Jun;8(3):180-189.
ACI TEKNİKACI TEKNİK
KONDROSİT KÜLTÜRÜNÜN KONDROSİT KÜLTÜRÜNÜN AŞAMALARIAŞAMALARI
– Artiküler kıkırdak küçük parçalara ayrılarak Tip II collagenase içinde 48 h
bekletilir.
– Dokudan ayrılan hücreler sentrifüjlenerek toplanır.
– Pelet 2 defa yıkanır.
– Hücreler 37 °C, 5% CO2 şartlar altında inkübatörde inkübe edilir.
– Her pasajla beraber hücre sayımı yapılır ve hücreler daha büyük hücre
büyüme kaplarına geçirilir.
– Yaklaşık 3 haftalık inkübasyondan sonra hücreler tripsine edilerek hücre
büyüme kaplarından kaldırılır ve steril şırıngalar içinde uygulayıcıya
gönderilir.
ACIACI(Autologous Chondrocyte Implantation)(Autologous Chondrocyte Implantation)
Scaffold ile ACIScaffold ile ACI
Scaffold ile ACIScaffold ile ACI
Scaffold ile ACIScaffold ile ACI
Scaffold ile ACIScaffold ile ACI
MACIMACIMatrix-induced Autologous Chondrocyte ImplantationMatrix-induced Autologous Chondrocyte Implantation
MACIMACI
MACIMACI
KIKIRDAK TEDAVİSİNDE KIKIRDAK TEDAVİSİNDE BAŞARIYI ETKİLEYEN BAŞARIYI ETKİLEYEN
FAKTÖRLERFAKTÖRLER• Akut veya kronikAkut veya kronik• Tam kat veya parsiyel• Defekt çapıDefekt çapı• Defekt yerleşimiDefekt yerleşimi• Ligament stabilitesi• Menisküs bütünlüğü• Tibiofemoral veya
patellofemoral alignment
• YaşYaş• Arzulanan aktivite Arzulanan aktivite
seviyesiseviyesi• Ailesel osteoartrit• İnflamatuar artropati• Obesite
ACI sonrası Glukozaminoglikan Konsantrasyonu
Delayed Gadolinium-enhanced MR to Determine Glycosaminoglycan Concentration in Reparative Cartilage after Autologous Chondrocyte Implantation: Preliminary ResultsAtsuya Watanabe, Yuichi Wada, Takayuki Obata, Takuya Ueda, Mitsuru Tamura, Hiroo Ikehira, and Hideshige MoriyaRadiology. 2006; 239:201-208.
TEDAVİ SONUCUNU KANITLAMATEDAVİ SONUCUNU KANITLAMA(Kıkırdak spesifik MRI)(Kıkırdak spesifik MRI)
Avrupa PazarındakiAvrupa PazarındakiScaffold - ACI ÜrünleriScaffold - ACI Ürünleri
– Novocart 3D ®, Tetec (Braun/Aesculap)– MACI ®, Genzyme– Chondroguide ®, Ormed – Hyalograft C ®, Merz– ArthroMatrix ®, Arthrex– Chondrocelect®, TiGenix– CaReS ®, Ars Arthro AG
BAŞKA ALTERNATİFLERBAŞKA ALTERNATİFLER
• Tru-fit Bone Graft Substitute Plugs (Osteobiologics): Bilayered Resorbable Porous Bioactive Cylindrical Composite Scaffolds
• TÜBİTAK• Karadeniz Teknik Üniversitesi• ODTÜ• Hacettepe Üniversitesi• GATA• Ege Üniversitesi• Ankara Üniversitesi• Yeditepe Üniversitesi
KEMİK ve KIKIRDAK KEMİK ve KIKIRDAK KÜLTÜRLERİKÜLTÜRLERİ
AKLA GELEN SORULAR?AKLA GELEN SORULAR?• Tek başına Scaffold mu etkili ?• Scaffoldlar arasında fark var mı ?• Gelen kültürde kaç hücre olmalı ?• Gelen Scaffold’da kaç hücre bulunuyor ?• Tek seansta yapılamaz mı ?• Neden Kök Hücreden değil de ilk ameliyatla
alınan kıkırdaktan kültür yapılıyor ?• Embriyojenik kök hücreden yapılamaz mı ?• Genetik mühendisliği ile klonlama yapılamaz mı
(SCNT: Somatic Cell Nuclear Transfer Technology) ?
• ACI mu üstün MACI mu ?• Mikrokırık mı, OCG mi, ACI mu, MACI mu ?
DezavantajlarDezavantajlar
• Çok merkezli çalışmalar ?Çok merkezli çalışmalar ?• Uzun dönem takip ?Uzun dönem takip ?• Karşılaştırmalı çalışmalar ?Karşılaştırmalı çalışmalar ?
DÜNYADA ÇALIŞILAN PROJELERDÜNYADA ÇALIŞILAN PROJELER• PRP (Cascade, Chrysalis): Otojen ‘readymix’
intraop bioactive peptid• Allojenik immatür hücre – doku kültürü platformu
(Isto Technologies, Zimmer)• Upstream amplification: ‘hedge hog’ peptide:
embriyogenic patterning signals (NS Lab)• Bioreactor remodeled whole tissue pressfit
auto&allogenic grafts (NeoCart)• Hydrogel Polymer and Arthroplasty replacement
plugs (SaluCartilage)• CAIS (Cartilage Autograft Implantation System):
one-stop intraoperative autologous chondral harvest&polymer seeding/implantation (DePuy)
• Endikasyonların genişlemesi (osteoartrit ?)• Daha büyük defektlerde uygulama• Cartiplug• Genetik Mühendisliği• Nanoteknoloji = Nanobiomateryal• Guided Biotechnology
– Ligamentler (ÖÇB vs.)– Menisküs vs.
Gelecek ?Gelecek ?
Gelecek ?Gelecek ?
Gelecek ?Gelecek ?
HEDEFİMİZ NEDİR ?HEDEFİMİZ NEDİR ?
• Defekti doldurmak mı?Defekti doldurmak mı?
• İyi Histoloji elde etmek mi ?İyi Histoloji elde etmek mi ?
• Klinik başarı mı ?Klinik başarı mı ?
TEŞEKKÜR TEŞEKKÜR EDERİMEDERİM
Doç. Dr. Tahsin BEYZADEOĞLU