Тканевая инженерия и клеточные методы лечения переломов и костных дефектов

Переломы костей и сегментарные костные дефекты являются значимой причиной ухудшения состояния пациентов и создают колоссальную экономическую нагрузку на систему здравоохранения. Ежегодные затраты на лечение костных дефектов в США оцениваются в 5 млрд долларов, при этом огромные средства расходуются на костные трансплантаты при травмах костей, опухолях и других патологиях, связанных с нарушением сращения переломов. Аутологичные костные трансплантаты считаются золотым стандартом лечения костных дефектов. Однако их применение связано с вариабельными клиническими исходами, послеоперационной заболеваемостью, особенно в области донорского участка, и увеличением стоимости хирургического лечения. Для преодоления этих ограничений тканевая инженерия и клеточные методы лечения были предложены в качестве альтернативных подходов к индукции и стимуляции восстановления костной ткани. В настоящем обзоре рассматриваются последние достижения тканевой инженерии костной ткани (BTE), в частности ее роль в лечении замедленного сращения переломов (несращений) и возникающих вследствие этого сегментарных костных дефектов. Обсуждаются: (1) процессы эндохондрального и внутримембранозного формирования кости; (2) роль стволовых клеток, прежде всего мезенхимальных (MSC), эмбриональных (ESC) и индуцированных плюрипотентных (iPSC) стволовых клеток, как перспективных структурных компонентов для создания костных имплантатов; (3) биоматериалы, используемые для направленного роста тканей, с акцентом на керамические, биоразлагаемые полимерные и композитные материалы; (4) факторы роста и молекулярные сигналы, применяемые для индукции дифференцировки стволовых клеток в остеобластическую линию, что в конечном итоге приводит к активному формированию костной ткани; и (5) протоколы механической стимуляции, используемые для поддержания целостности восстановленной кости, а также их роль в успешной интеграции клеток. Наконец, представлены несколько клинических сценариев (несращения и аваскулярный некроз — AVN), иллюстрирующих возможности применения новых подходов к клеточной терапии. Глубокое понимание тканевой инженерии и клеточных методов лечения может способствовать более эффективному внедрению этих перспективных терапевтических подходов в лечении костных...