Εάν σχιστεί, ο λεπτός σαν χαρτί ιστός που συνδέει τον τένοντα με το οστό (η ένθεση) δεν μπορεί να αυτοθεραπευτει, γεγονός που περιορίζει την επιτυχία των χειρουργικών επισκευών των σχισμένων τενόντων ώμου και γόνατος. Το 2005, ο Brees μετά από τάκλιν και ο τένοντας του περιστροφικού πετάλου στον ώμο του σκίστηκε σοβαρά, ένας τραυματισμός που μπορεί να είχε τελειώσει την καριέρα του. Αλλά μετά από χειρουργική επέμβαση και αποκατάσταση, ο Brees επέστρεψε την επόμενη σεζόν, οδήγησε την ομάδα του στα πλέι οφ και κέρδισε το Super Bowl του 2010.
Η βιολογία βοηθός στην ορθοπεδική χειρουργική
Δυστυχώς, οι επισκευές του στροφικού πετάλου δεν πάνε πάντα τόσο καλά, ειδικά μεταξύ των ηλικιωμένων, της ηλικιακής ομάδας που είναι πιο ευαίσθητη σε αυτούς τους τραυματισμούς. Το ποσοστό αποτυχίας αυτής της επέμβασης κυμαίνεται από 20% σε νεότερους ασθενείς με μικρές ρήξεις έως 94% σε ηλικιωμένους ασθενείς με μεγάλες ρήξεις.
«Επισκευάζουμε τα ρήγματα του στροφικού πετάλου χρησιμοποιώντας μια τεχνολογία 3.000 ετών», λέει ο Σταύρος Θωμόπουλος, Ph.D., βιοϊατρικός μηχανικός στο Τμήμα Ορθοπαιδικής Χειρουργικής στο Πανεπιστήμιο Columbia Vagelos College of Physicians and Surgeons.
Ο Δρ. Θωμόπουλος είναι καθηγητής Εμβιομηχανικής στα εργαστήρια Robert E. Carroll και Jane Chace Carroll στα Τμήματα Ορθοπαιδικής Χειρουργικής και Βιοϊατρικής Μηχανικής της Κολούμπια. Η μελέτη του δημοσιεύτηκε την 1η Δεκεμβρίου στο Cell Stem Cell.
“Οι Αιγύπτιοι σκέφτηκαν τη ραφή για να επιδιορθώσουν τους σχισμένους ιστούς. Αυτό είναι ουσιαστικά αυτό που κάνουμε ακόμα σήμερα”, λέει ο Θωμόπουλος. “Συνδέουμε τον σχισμένο τένοντα στο οστό, περιμένουμε να λειτουργήσουν οι φυσικοί μηχανισμοί θεραπείας του σώματος και ελπίζουμε για το καλύτερο. Μερικές φορές λειτουργεί και μερικές φορές όχι.”Ο λόγος που η επέμβαση του στροφικού πετάλου αποτυγχάνει τόσο συχνά σχετίζεται με μια δομή που ονομάζεται ένθεση, ένα ισχυρό αλλά λεπτό στρώμα ιστού που συνδέει τον τένοντα με το οστό. Μόλις πιαστεί ένας σχισμένος τένοντας με ράμματα και αγκυρωθεί στο οστό, η ένθεση δεν αναγεννάται από μόνη της.
Χωρίς λειτουργική ένθεση, η χειρουργική αποκατάσταση είναι μηχανικά πιο αδύναμη από την αρχική και επιρρεπής σε δεύτερη ρήξη.”Σκέφτηκα, γιατί να μην επιστρέψω στην αναπτυξιακή βιολογία και να μάθω πώς το σώμα χτίζει την αίσθηση από το μηδέν; Μόλις το μάθουμε, μπορούμε να εφαρμόσουμε τα μαθήματα για να αναγεννήσουμε την αίσθηση μετά από τραυματισμό”, λέει ο Θωμόπουλος.
Τα κύτταρα Gli1+ δημιουργούν τη σύνδεση μεταξύ οστού και τένοντα κατά την ανάπτυξη του εμβρύου και έχουν τη δυνατότητα να επιδιορθώσουν τραυματισμούς στον ιστό αργότερα στη ζωή. Credit: Σταύρος Θωμόπουλος.Ο Θωμόπουλος είχε ανακαλύψει προηγουμένως ότι τα κύτταρα ένθεσης προέρχονται από έναν κοινό πρόγονο: τα κύτταρα Gli1+. Θεωρητικά, η προσθήκη κυττάρων Gli1+ στην επισκευή θα μπορούσε να αναγεννήσει την αίσθηση μετά από χειρουργική επέμβαση περιστροφικού πετάλου και να κάνει τη σύνδεση ισχυρότερη.
Σε ένα πρώτο βήμα προς μια τέτοια θεραπεία, η τελευταία δουλειά του Θωμόπουλου δείχνει ότι η μεταμόσχευση κυττάρων Gli1+ σε ποντίκια με τραυματισμούς του στροφικού πετάλου προάγει την επούλωση της ένθεσης. «Μέχρι στιγμής, το έχουμε δείξει μόνο σε ένα εξιδανικευμένο μοντέλο ποντικιού, αλλά είναι μια πολλά υποσχόμενη αρχή», λέει.
Η μετατροπή των κυττάρων Gli1+ σε θεραπεία θα απαιτήσει γνώση των περιβαλλοντικών συνθηκών και των μοριακών σημάτων που χρειάζονται τα κύτταρα για να δημιουργήσουν όλα τα μέρη της ένθεσης.Στη μελέτη, ο Θωμόπουλος άρχισε να αποκαλύπτει αυτές τις απαιτήσεις, χρησιμοποιώντας αλληλουχία μονοκυττάρου RNA για να προσδιορίσει πώς τα προγονικά κύτταρα Gli1+ δημιουργούν τα διαφορετικά κύτταρα στην ένθεση και τα ρυθμιστικά μόρια που ενορχηστρώνουν την ανάπτυξη κάθε τύπου.
«Υπάρχει πολύ περισσότερη δουλειά να κάνουμε πριν προχωρήσουμε σε κλινικές δοκιμές», προσθέτει ο Θωμόπουλος. “Για παράδειγμα, θα χρειαστεί να βρούμε μια καλή πηγή κυττάρων Gli1+. Οι ηλικιωμένοι δεν έχουν πολλά από αυτά τα κύτταρα, επομένως θα πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να τα δημιουργήσουμε στο εργαστήριο. Θα χρειαστούμε επίσης να βελτιώσουμε τις μεθόδους παροχής μας για να φτάσουμε τα κύτταρα στο σωστό μέρος».
Εάν είναι επιτυχής, αυτή η βιολογική προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση άλλων επισκευών που απαιτούν επούλωση του τένοντα στα οστά, συμπεριλαμβανομένων των ανακατασκευών ACL, και για την πρόληψη της ρήξης των εξασθενημένων τενόντων.
«Νομίζω ότι τα βιολογικά είναι το μέλλον της ορθοπεδικής χειρουργικής», λέει ο Θωμόπουλος, «αλλά χρειαζόμαστε ακόμα χρόνια βασικής έρευνας για να συνειδητοποιήσουμε πλήρως τις δυνατότητες».