Regenerative Medizin-Technologie zielt auf die Ursache der Schmerzen im unteren Rücken

Die meisten Erwachsenen haben erlebt Schmerzen im unteren Rücken, zumindest vorübergehend. Aber für einige, der Schmerz ist konstant und kräftezehrend.

Zusätzlich zu seinen Auswirkungen auf die Lebensqualität, chronische Schmerzen im unteren Rücken, übt eine erhebliche sozioökonomische Belastung, vor allem durch verlorene Arbeitstage und Behandlung Kosten. Da viele der betroffenen versuchen, Ihre Schmerzen mit verschreibungspflichtigen Medikamenten, es hat auch dazu beigetragen, die wachsende opioid-Krise, die jetzt eine nationale Forschungsschwerpunkt.

Biomedical Engineering Professoren Devina Purmessur und Natalia Higuita-Castro führen ein interdisziplinäres team an Der Ohio State University-Adresse eine zugrunde liegende Ursache der Schmerzen, Bandscheibe (IVD) degeneration. Sie hat vor kurzem verdient einen ein-Jahres -, $368,000 National Institutes of Health (NIH) R61 award zu untersuchen, neuartige minimal-invasive und nicht-süchtig machenden Therapien für Rückenschmerzen.

Nach Purmessur, Direktor der Wirbelsäulen-Therapeutika Labor und Mitglied der Fakultät der Wirbelsäule Research Institute, aktuelle chirurgische und nicht-chirurgische Behandlungen konzentrieren sich auf Linderung der Schmerzen. „Das problem mit Fokussierung auf nur den Schmerz, ist, dass es fix nicht die Krankheit“, erklärte Sie. „Du bist nur die Behandlung der Symptome.“

Daher die optimale Therapie Ziel wäre, sowohl strukturelle Wiederherstellung und der Schmerzreduktion. Für einige Zeit, Purmessur in Frage gestellt hat, wenn kranke und Verschlechterung der IVD-Zellen konnte überredet werden, zu der Sie zurückkehren Ihren Phänotyp—die Zelle beobachtbare Merkmale—zurück zum ursprünglichen Funktion und Gesundheit. Eine Gelegenheit weiter zu erkunden kam, als Sie im vergangenen Jahr gelernt, über einen anderen Staat Ohio-biomedical engineering-team der Durchbruch—Gewebe nanotransfection (TNT)—konvertiert Haut, Zellen in Blutgefäßen und Nervenzellen aus.

„Es begann mit einem Gespräch mit Natalia und Daniel (Gallego-Perez) über Ihre Arbeit“, sagte Sie. „Wenn Sie können, nehmen Sie eine Zelle aus, und es unterscheidet sich in einem ganz anderen Zelltyp, können wir eine erkrankte Zelle und reverse es zurück zu seiner gesunden Zustand, durch tissue-engineering?“

Higuita-Castro glaubt, Sie können. Ihr Vorschlag nutzt einen multidisziplinären Ansatz, um zu bestimmen, die Auswirkungen von nicht-viralen delivery-von der Entwicklungs-Proteinen, insbesondere Transkriptionsfaktoren, zu Programmieren und Kranken IVD-Zellen. Es könnte möglicherweise revolutionieren Wirbelsäulenchirurgie durch die Bereitstellung von Klinikern mit der Fähigkeit zu liefern, die eine minimal-invasive und nicht-süchtig machende Behandlung der zugrunde liegenden krankheitsmechanismen in den op-Raum. Die Erfinder sind die Möglichkeiten zu nutzen, um ähnliche Ansätze, die für andere Krankheiten zusätzlich zu Schmerzen im unteren Rücken.

„Unsere Lieferzeiten system ist einzigartig,“ Higuita-Castro, sagte. „Wir sind mit Hilfe von extrazellulären Vesikeln haben wir entwickelt Nanocarrier zu tragen, eine cocktail-der Umprogrammierung Faktoren direkt auf die Kranken Zellen.“ Extrazelluläre Vesikel enthalten verschiedene Biomoleküle, einschließlich DNAs, RNAs, Proteine und Metaboliten, und spielen eine entscheidende Rolle in der Zell-zu-Zell-Kommunikation.

Ihre Reprogrammierung Konzept hat sich bewährt im Labor, die das team veröffentlicht in 9. Juli 2019-Ausgabe des Journal of Orthopaedic Research. Graduate Research Assistant, Shirley, Nina Tang war der Hauptautor und durchgeführt wird das experimentelle arbeiten unter der Aufsicht von Purmessur und Higuita-Castro. Die NIH-geförderte Projekt dient der weiteren überprüfung der Technologie zu quantifizieren und die Auswirkungen von nicht-viralen delivery-Transkriptionsfaktoren. Die Mannschaft, die zuerst nutzen wird, entwickelt Vesikel in kontrollierten Laborexperimenten mit menschlichen Patienten-abgeleiteten Zellen, und anschließend in nagetier-Rückenschmerzen-Modelle die Bewertung der Tiere in Funktion der Wirbelsäule und die Schmerzen Verhalten.

Da die Bandscheiben nicht über ein Blut-Versorgungsmaterial, traditionelle Zell-basierten regenerativen Medizin Techniken wie die Stammzellen-Injektion aufgetretene Blockaden in der Wirbelsäule. Purmessur erklärte, Ihr Ansatz ist nicht die Einführung irgendeiner anderen Zelle in dem Körper oder entfernen von Zellen zu behandeln, und wieder später.

„Ob bei einer Rücken-Operation oder durch minimal-invasive Techniken, die Faktoren können geliefert werden, um die Zellen, wo Sie sind, indem Sie Ihnen einen kickstart zu helfen, die Zellen gesund Proteine und Wiederaufbau der extrazellulären matrix,“ sagte Sie.

Nach Higuita-Castro, ein weiterer großen Vorteil gegenüber anderen biologischen delivery-Systeme, wie Viren, ist, dass die extrazelluläre Vesikel sind natürlich abgeleitet, die zu einer Minimierung der entzündlichen Reaktion des Immunsystems.

Auf der Grundlage der Ergebnisse der in-vitro – und in-vivo – Arbeit, die Forschungs-team plant, gilt auch für zusätzliche Bundesmittel zur Validierung der Behandlung in einem großtiermodell mit chronisch-degenerative Wirbelsäule-Bedingungen. College of Veterinary Medicine Associate Professor Sarah Moore hat unterschrieben als Projektmitarbeiter. Während einer Studie in einem großen Tier-Modell ist ein notwendiger Schritt in Richtung Anfang menschlichen Patienten klinische Studien, gibt es auch erhebliches Potenzial Vorteil bei der Verringerung der Schmerzen und leiden von Begleiter-Tieren derzeit in tierärztlichen Kliniken.