Largo
Scientific Reports volumen 12, número de artículo: 11649 (2022) Citar este artículo
659 Accesos
1 Citas
Detalles de métricas
El sustituto de injerto óseo autólogo (ABGS) que contiene rhBMP6 en un coágulo sanguíneo autólogo (Osteogrow) es una nueva solución terapéutica para la regeneración ósea. Este estudio tiene como objetivo investigar el resultado a largo plazo de ABGS con cerámica sintética (Osteogrow-C) en el modelo de fusión espinal posterolateral (PLF) de conejo. Los implantes Osteogrow-C se implantaron bilateralmente entre las apófisis transversas lumbares de conejos. Comparamos el resultado después de la implantación de ABGS con partículas cerámicas de diferente composición química (TCP y cerámicas bifásicas que contienen TCP y HA) y tamaño (500–1700 µm y 74–420 µm). El resultado se analizó después de 14 y 27 semanas mediante microCT, histología y análisis biomecánicos. Se observó una fusión espinal bilateral exitosa en todos los animales al final del período de observación. La composición química de las partículas cerámicas tiene un impacto en el resultado de PLF a través de la reabsorción de las cerámicas TCP, mientras que las cerámicas que contienen HA solo se reabsorbieron parcialmente. Además, la persistencia de las partículas cerámicas dio como resultado posteriormente un aumento del volumen óseo en implantes con partículas pequeñas que contenían una alta proporción de HA. ABGS (rhBMP6/ABC) con varias partículas cerámicas sintéticas promovió la fusión espinal en conejos. Esta es la primera presentación de la formación ósea ectópica mediada por BMP en un modelo PLF de conejo con características radiológicas, histológicas y biomecánicas durante un período de hasta 27 semanas.
La fusión espinal posterolateral (PLF) es un procedimiento quirúrgico para tratar afecciones degenerativas de la columna, generalmente causadas por el envejecimiento, tumores, infecciones o artritis, e incluyen enfermedad degenerativa del disco, inestabilidad espinal, espondilolistesis y escoliosis sintomática1,2,3,4. En este procedimiento, se colocan implantes y materiales osteoinductivos entre las apófisis transversales para lograr un puente y posteriormente formar un nuevo segmento de carga en la columna. Debido a sus propiedades osteoinductivas, osteoconductoras y osteogénicas inherentes, el injerto óseo autólogo (ABG) obtenido de la cresta ósea ilíaca se considera el estándar de oro para la PLF. Además, se podría obtener un autoinjerto para la cirugía de revisión del fémur empleando la técnica de escariador-irrigador-aspirador (RIA)5,6,7. Sin embargo, el uso de ABG inevitablemente tiene varias desventajas asociadas con la morbilidad del sitio donante, incluido dolor, infección de la herida, cicatrices en la piel y deformidad, con un tiempo prolongado de procedimiento quirúrgico y una mayor pérdida de sangre2,8,9,10.
Para superar las limitaciones de ABG, se utilizan diferentes sustitutos de injertos óseos autólogos (ABGS) que contienen proteínas morfogenéticas óseas (rhBMP2 y rhBMP7) en diversos soportes, incluidos polímeros naturales, polímeros sintéticos, cerámicas y combinaciones de estos materiales11,12,13,14,15,16. , han sido probados en conejos3,4,17,18,19,20,21,22,23,24,25, ovejas1,26 y primates no humanos en la indicación PLF8,21,27. Además, se han evaluado dispositivos osteoinductivos que contienen rhBMP2 combinado con colágeno bovino y cerámica en ensayos clínicos de PLF en columna humana, pero no obtuvieron la aprobación del mercado2,9,28. A pesar de eso, el dispositivo de colágeno bovino basado en rhBMP2 en dosis grandes se ha utilizado comúnmente de forma no autorizada en la indicación de PLF29, lo que produce inmunogenicidad del portador de colágeno, inflamación posoperatoria, radiculopatía, osificación heterotópica, resorción ósea vertebral y eyaculación retrógrada30,31,32.
ABGS que contiene rhBMP6 dentro de un coágulo sanguíneo autólogo (ABC) llamado Osteogrow es una nueva solución terapéutica para diversas indicaciones clínicas, incluidas las fusiones espinales y el tratamiento de defectos óseos segmentarios evaluados tanto en estudios preclínicos33,34,35,36,37,38,39,40,41 y estudios clínicos42,43,44. BMP6 es más potente que BMP2 y BMP7 para promover la diferenciación de osteoblastos in vitro y promover la regeneración ósea in vivo debido a su resistencia a Noggin45,46. ABC es un portador fisiológico nativo de BMP que suprime la respuesta a cuerpo extraño y promueve la unión de BMP a las proteínas plasmáticas dentro de la red de fibrina para permitir una liberación sostenida de BMP in vitro33,34,36.
Hemos probado el uso potencial de este novedoso ABGS en estudios preclínicos de PLF. Para mejorar las propiedades biomecánicas de los implantes Osteogrow, agregamos una matriz resistente a la compresión (CRM) a los implantes34. Primero, evaluamos el uso de ABGS con aloinjerto (Osteogrow-A) en modelos PLF de conejo y oveja34,35 y, tras el resultado exitoso, se probó una formulación de ABGS similar en pacientes sometidos a PLF debido a una enfermedad degenerativa del disco (número EudraCT 2017- 000860-14). Sin embargo, el aloinjerto óseo tiene limitaciones, incluidas cuestiones regulatorias, inmunogenicidad y un riesgo de transmisión viral bajo, pero aún existente4,47. Por lo tanto, para encontrar una alternativa segura y eficiente al aloinjerto, demostramos que ABGS con partículas cerámicas de fosfato de calcio sintético (CaP) (Osteogrow-C) promovió una PLF exitosa en conejos siete semanas después de la cirugía37. Las cerámicas de CaP incluyen fosfato tricálcico (TCP; Ca3PO4) e hidroxiapatita (HA; Ca10(PO4)6(OH)2). La principal diferencia entre ellos es la reabsorción, ya que el TCP se reabsorbe significativamente más rápido que el HA. Además, TCP y HA podrían combinarse en varias proporciones en fosfato cálcico bifásico (BCP) para ajustar la reabsorbibilidad de la cerámica48,49. Debido a un único momento y a un corto período de observación, en nuestro trabajo anterior37 no pudimos determinar la longevidad del hueso recién formado y la influencia de la composición química de las cerámicas (TCP vs BCP) en el resultado de la fusión espinal durante un período prolongado de tiempo. tiempo.
En el presente estudio, exploramos la influencia de la composición química, el tamaño de las partículas cerámicas y la dosis de BMP6 en el resultado de la fusión espinal PLF en conejos. También describimos el curso temporal de la inducción de hueso ectópico entre los procesos transversales y determinamos el volumen óseo y las propiedades biomecánicas del hueso ectópico recién inducido.
Todos los implantes ABGS probados con partículas cerámicas indujeron hueso nuevo y puentes bilaterales entre apófisis transversales adyacentes, como se observó al final de las semanas 14 y 27 mediante reconstrucciones microCT 3D y observación de muestras de anatomía macroscópica (Fig. 1). Se observó inmovilidad segmentaria mediante pruebas palpatorias en todas las muestras (16/16 en el primer experimento y 24/24 en el segundo experimento). Además, la integración del hueso nuevo con las apófisis transversales se confirmó en secciones de microCT (Fig. 2).
Anatomía macroscópica y reconstrucción 3D mediante microCT de hueso ectópico recién inducido fusionado con apófisis transversales. Los implantes ABGS con cerámicas TCP (izquierda) y BCP (derecha) indujeron hueso ectópico que se fusionó con las apófisis transversales adyacentes, como se observó en muestras maceradas 14 semanas después de la implantación (primera fila) y en la reconstrucción microCT 3D 14 semanas (segunda fila) y 27 semanas ( 3ra fila) después de la cirugía. En animales con un período de seguimiento de 14 semanas, la fusión espinal se logró con ABGS (rhBMP6/ABC) y cerámicas TCP o BCP de 500–1700 µm con la dosis de rhBMP6 de 125 (lado izquierdo de la columna) o 250 µg (lado derecho). lado de la columna) (n = 4 por grupo). En animales después de 27 semanas, la fusión espinal se logró con ABGS que contenía 125 µg de rhBMP6 dentro de ABC con cerámicas TCP o BCP en dos tamaños de partículas diferentes: 500–1700 µm (lado izquierdo de cada animal) o 74–420 µm (lado derecho de cada animal) (n = 6 por grupo).
Secciones MicroCT a través de hueso ectópico recién inducido fusionado con apófisis transversales. Diferentes formulaciones de ABGS con cerámicas sintéticas indujeron con éxito la fusión entre apófisis transversales adyacentes, como se muestra en ocho conejos. (A) Fusión espinal después de 14 semanas inducida por ABGS que contiene partículas cerámicas de TCP o BCP (TCP/HA 80/20) de 500–1700 µm con la dosis de rhBMP6 de 125 µg (1, 3, 5, 7) o 250 µg (2 , 4, 6, 8) (n = 4 por grupo). (B) Fusión espinal después de 27 semanas inducida por ABGS que contiene partículas de TCP o BCP (TCP/HA 40/60) en dos tamaños diferentes; 500–1700 µm (1, 3, 5, 7) y 74–420 µm (2, 4, 6, 8) con 125 µg de rhBMP6 (n = 6 por grupo). Las barras de escala se indican en la esquina inferior izquierda.
Después de 14 semanas, la cantidad de hueso recién formado era amplia en todos los animales (Fig. 3, primera fila). Las diferencias entre los grupos experimentales no fueron significativas ni en cuanto a la composición química de las partículas cerámicas (TCP vs. BCP (TCP/HA 80/20)) ni en la dosis de rhBMP6 (125 µg vs. 250 µg) (Fig. 3A, primera fila). . Después de 27 semanas, el volumen óseo se mantuvo en todas las muestras. Sin embargo, el volumen óseo fue significativamente mayor en los implantes que contenían pequeñas partículas de BCP (TCP/HA 40/60) en comparación con otros grupos experimentales (Fig. 3B, primera fila).
Análisis MicroCT de hueso ectópico recién inducido fusionado con apófisis transversales. (A) Volumen óseo (primera fila) y volumen de CRM (segunda fila) en muestras que contienen partículas cerámicas TCP y BCP 14 semanas después de la implantación de ABGS. Las barras representan implantes con 125 µg (azul claro) y 250 µg (azul oscuro) de rhBMP6 (n = 4 por grupo). (B) Volumen óseo (primera fila) y volumen CRM (segunda fila) en muestras con partículas cerámicas TCP o BCP de 74–420 µm (azul claro) y 500–1700 µm (azul oscuro) 27 semanas después de la implantación de ABGS (n = 6 por grupo). (C) Valores resumidos para el volumen óseo (primera fila) y el volumen de CRM (segunda fila) en muestras que contienen TCP o BCP en partículas de tamaño mediano (500 a 1700 µm) después de 14 y 27 semanas en comparación con nuestro trabajo publicado anteriormente con un período de seguimiento de 7 semanas (modificado de 37). Todos los valores de P inferiores a 0,05 se consideraron significativos y están marcados con asteriscos: *(P ≤ 0,05), **(P ≤ 0,01), ***(P ≤ 0,001).
En la semana 14 después de la cirugía, el volumen de CRM disminuyó significativamente en los grupos que contenían TCP que en las muestras con BCP (TCP/HA 80/20) (Fig. 3A, segunda fila). En la semana 27, las diferencias en el volumen de CRM que contenía partículas de diferente composición química (TCP y BCP (TCP/HA 40/60)) fueron más pronunciadas debido a un período de seguimiento más largo y a una mayor proporción de HA en partículas cerámicas bifásicas (Fig. .3B, segunda fila).
Para establecer el cronograma de formación de hueso ectópico en el sitio ectópico en el modelo PLF de conejo, también comparamos los resultados de este estudio con los datos del estudio anterior37 (Fig. 3C). Dado que no hubo diferencias significativas en el volumen óseo entre los diferentes grupos experimentales en los momentos observados, agrupamos todas las muestras con un tamaño de partícula similar (500–1700 µm) y la misma dosis de rhBMP6 (125 µg) desde el mismo momento. El volumen de CRM se mostró por separado para las cerámicas TCP y BCP (500–1700 µm). Estos análisis revelaron que la cantidad de hueso aumentó durante el seguimiento de 7, 14 y 27 semanas (Fig. 3C, primera fila), mientras que el volumen de CRM disminuyó con el tiempo, y esto fue especialmente pronunciado en partículas que contenían TCP solo ( Fig. 3C, segunda fila).
Se observó una integración exitosa del hueso recién formado con las apófisis transversales adyacentes en todas las muestras obtenidas después de 14 y 27 semanas después de la implantación de ABGS (Fig. 4).
Secciones histológicas no desmineralizadas de hueso recién formado fusionadas con apófisis transversales adyacentes en las semanas 14 y 27 después de la implantación de ABGS. Hueso nuevo inducido por ABGS fusionado con apófisis transversales adyacentes. El hueso cortical formó continuidad con las apófisis transversales (flechas amarillas). (A) En la semana 14, TCP (1–2) parecía más reabsorbido que BCP (TCP/HA 80/20) (3–4). (B) 27 semanas después de la implantación, las diferencias entre TCP y BCP (TCP/HA 40/60) fueron pronunciadas: es decir, las partículas de TCP se reabsorbieron casi por completo (1, 2, 5, 6) mientras que las partículas de BCP se reabsorbieron ligeramente (3, 4, 7, 8). Las secciones histológicas se tiñeron con tinción de Goldner o Von Kossa. Las barras de escala se indican en la esquina inferior izquierda.
Los análisis histológicos de las muestras obtenidas en la semana 14 revelaron que el hueso nuevo contenía hueso cortical pronunciado, que estaba en continuidad con el hueso cortical de las apófisis transversales (Fig. 4A). Además, había hueso nuevo en las superficies y entre las partículas cerámicas (Fig. 4A). Las trabéculas óseas estaban rodeadas de médula ósea que contenía una gran cantidad de adipocitos y células hematopoyéticas. Es importante destacar que las partículas cerámicas también se integraron completamente con los procesos transversales. En particular, no hubo diferencias significativas en el volumen óseo y el volumen de CRM independientemente de la dosis de BMP.
En las muestras de la semana 27 hubo una diferencia sorprendente entre los grupos experimentales con partículas de TCP y BCP que contenían TCP y HA en una proporción de 40/60 (Figs. 5A, 6A, B). Las partículas de TCP se reabsorbieron casi por completo, mientras que las partículas de BCP persistieron en el tiempo. Las muestras con cerámica TCP contenían trabéculas óseas, abundante médula ósea y restos de partículas de TCP. Es importante destacar que las partículas de 500 a 1700 µm se reabsorbieron menos en comparación con las partículas de 74 a 420 µm. Por el contrario, las muestras con partículas de BCP contenían partículas cerámicas persistentes y hueso en las superficies y entre las partículas. Una característica histológica importante de todas las muestras fue la continuidad del hueso cortical con procesos transversales (Fig. 4B). De manera similar a los hallazgos de la semana 14, la médula ósea contenía células hematopoyéticas y adipocitos.
Análisis histológico del hueso recién formado fusionado con apófisis transversales adyacentes en las semanas 7, 14 y 27 después de la implantación de ABGS que contiene partículas de 500 a 1700 µm. (A) El hueso recién formado es inducido por ABGS en las superficies y entre las partículas de cerámica sintética (A1-2). En pocas muestras (A3) estaban presentes áreas pequeñas con osificación endocondral en curso (datos no publicados de Stokovic N et al., Bone37). 14 semanas después de la implantación, había hueso recién formado rodeado de abundante médula ósea entre las partículas de cerámica (A4-8). Las partículas de TCP (A4–5) se reabsorbieron más en comparación con las partículas de BCP (TCP/HA 80/20) (A7–8). La médula ósea contenía tanto células hematopoyéticas como adipocitos (A6). Había hueso cortical presente en los límites (A9). El número de ejemplares analizados fue de 4 por grupo. 27 semanas después de la cirugía, las partículas de TCP se reabsorben significativamente y la característica estructural más importante es el hueso cortical pronunciado. En la porción central del implante eran visibles restos de partículas cerámicas de TCP rodeadas de abundante médula ósea (A10-12). Por el contrario, las partículas de BCP (TCP/HA 40/60) no se reabsorbieron y había hueso en las superficies y entre las partículas (A13-14). La médula ósea contenía células hematopoyéticas y adipocitos (A15). Las secciones se tiñeron con tinción de Goldner (A1–2, A4–8, A13–14) o Von Kossa (A3, A9–12, A15). Las flechas amarillas indicaron hueso recién formado, los asteriscos partículas cerámicas, las flechas naranjas osificación endocondral y las flechas violetas vasos sanguíneos. El número de ejemplares analizados fue de 6 por grupo. Las barras de escala se indican en la esquina derecha de cada imagen. Proporciones (%) de hueso, CRM y médula ósea entre grupos con partículas de TCP o BCP de 500 a 1700 µm en la semana 14 (B) y 27 (C). Espesor cortical en las semanas 14 (D) y 27 (E) de hueso nuevo inducido por ABGS que contiene partículas de TCP y BCP de 500 a 1700 µm. Los resultados de la semana 14 se presentan independientemente de la dosis de rhBMP6 aplicada (B,D). (F) Valores resumidos (TCP, 500–1700 µm) de hueso, CRM y médula ósea en la parte central del hueso recién formado en las semanas 7 (datos modificados o no publicados de 37), 14 y 27. (G) Espesor cortical de los implantes hasta las semanas 7, 14 y 27; Los resultados se recopilan de todos los grupos desde un momento específico. Se utilizó como control el espesor de las apófisis transversales (T). (H) MicroCT determinó proporciones (%) de hueso cortical y trabecular entre los grupos experimentales en la semana 27. Todos los valores de P inferiores a 0,05 se consideraron significativos y están marcados con asteriscos: *(P ≤ 0,05), **(P ≤ 0,01), ***(P ≤ 0,001).
Análisis histológico del hueso recién formado fusionado con apófisis transversales adyacentes en la semana 27 después de la implantación de ABGS que contiene partículas de 74 a 420 µm. La diferencia en las características histológicas de las muestras con partículas de TCP (A) y BCP (TCP/HA 40/60) (B) 27 semanas después de la implantación fue significativa: en las muestras con partículas de TCP (A1–6), la cerámica se reabsorbió casi por completo y las características histológicas principales fueron trabéculas óseas con abundante médula ósea. Sólo se observaron restos de partículas cerámicas. Por el contrario, en muestras con cerámica BCP (B1-6), las partículas cerámicas no se reabsorbieron y había una densa red ósea entre y sobre las superficies de las partículas cerámicas. Las secciones se tiñeron con tinción de Goldner (A3–4, B2–3, B6) o Von Kossa (A1–2, A5–6, B1, B4–5). Las flechas amarillas indicaban hueso recién formado, los asteriscos, partículas cerámicas y las flechas moradas, vasos sanguíneos. El número de ejemplares analizados fue de 6 por grupo. Las barras de escala se indican en la esquina derecha de cada imagen. Las barras de escala se indican en la esquina derecha de cada imagen. (C) Proporciones (%) de hueso, CRM y médula ósea. (D) Espesor cortical entre grupos con cerámicas TCP y BCP de 74–420 µm en la semana 27 después de la implantación. (E) MicroCT determinó las proporciones (%) de hueso cortical y trabecular entre los grupos experimentales en la semana 27. Todos los valores de P inferiores a 0,05 se consideraron significativos y están marcados con asteriscos: *(P ≤ 0,05), **(P ≤ 0,01), ***(P ≤ 0,001).
Se realizaron análisis histomorfométricos para determinar la proporción de hueso, médula ósea y CRM en la parte central del hueso fusionado con las apófisis transversales, así como el grosor del hueso cortical.
En la semana 14, las diferencias en los parámetros medidos no fueron significativas entre los grupos experimentales (Fig. 5B). Sin embargo, en la semana 27, la proporción de CRM y hueso fue mayor, mientras que la proporción de médula ósea fue menor en las muestras que contenían BCP que en las cerámicas TCP (Figs. 5C, 6C). El espesor del hueso cortical en la semana 27 aumentó ligeramente en muestras con cerámica TCP de 500 a 1700 µm (Fig. 5E, 6D), mientras que el espesor entre los grupos experimentales en la semana 14 fue comparable (Fig. 5D). Además, los análisis de microCT revelaron que en la semana 27 el hueso cortical formó la mayor parte del volumen óseo total (Figs. 5H, 6E).
Los resultados obtenidos se compararon retrospectivamente con los hallazgos en la semana 7 de nuestro trabajo anterior (Fig. 5F, G). Los análisis histomorfométricos revelaron que la cantidad de hueso, médula ósea y CRM fueron comparables en las semanas 14 y 27. Sin embargo, en la semana 27, la cantidad de hueso y CRM disminuyeron significativamente mientras que la cantidad de médula ósea aumentó significativamente en comparación con la semana 7 (figura 5F). Por el contrario, el grosor del hueso cortical fue significativamente mayor en las semanas 27 y 14 en comparación con la semana 7 (Fig. 5G).
Las propiedades biomecánicas del hueso recién formado integrado con las apófisis transversales adyacentes obtenidas en las semanas 14 y 27 fueron superiores a las apófisis transversales nativas.
Las muestras de 14 semanas se agruparon según la composición química de CRM independientemente de la dosis de rhBMP6 (Fig. 7, primera columna), y no hubo diferencias en los parámetros biomecánicos observados (fuerza, elasticidad y trabajo) entre las muestras con TCP y BCP ( TCP/HA 80/20).
Propiedades biomecánicas del hueso recién formado fusionado con apófisis transversales adyacentes. (A) Propiedades biomecánicas (fuerza, elasticidad y trabajo de rotura) de muestras que contienen partículas cerámicas de TCP o BCP (500–1700 µm) en la semana 14 después de la implantación. Las muestras se agruparon según la composición química de las partículas independientemente de la dosis de rhBMP6. Se utilizaron apófisis transversales (T) como grupo de control. (B) Propiedades biomecánicas de muestras que contienen partículas cerámicas TCP o BCP 27 semanas después de la implantación de ABGS. El tamaño de las partículas era de 500 a 1700 µm (mediano, M) o de 74 a 420 µm (pequeño, S). Se utilizaron apófisis transversales (T) como grupo de control. El número de especímenes analizados fue de 3 a 4 por grupo. (C) Valores resumidos de fuerza, elasticidad y trabajo de rotura después de 14 y 27 semanas y nuestro resultado anterior a las 7 semanas después de la implantación (modificado de 37). T procesos transversales. Todos los valores de P inferiores a 0,05 se consideraron significativos y están marcados con asteriscos: *(P ≤ 0,05), **(P ≤ 0,01), ***(P ≤ 0,001).
Después de 27 semanas, comparamos los parámetros biomecánicos de muestras que contienen partículas medianas (500–1700 µm) y pequeñas (74–420 µm) con dos composiciones químicas diferentes (TCP y BCP (TCP/HA 40/60)) (Fig. 7, segunda columna). Las muestras que contenían partículas medianas de BCP requirieron fuerza y trabajo significativamente mayores para romper la fusión que las muestras que contenían partículas pequeñas de TCP.
Finalmente, las propiedades biomecánicas del hueso obtenidas en las semanas 14 y 27 de este estudio se compararon con los resultados de nuestro estudio anterior en el que se realizaron pruebas biomecánicas siete semanas después de la implantación37. La fuerza y el trabajo necesarios para romper el hueso en las semanas 14 y 27 fueron significativamente mayores que en la semana 7 después de la implantación (Fig. 7, tercera columna). Por otro lado, la elasticidad del hueso ectópico nuevo en la semana 7 fue mayor que en las semanas 14 y 27.
Encontrar un sustituto óptimo del injerto óseo autólogo para la fusión espinal posterolateral es una tarea desafiante en la ingeniería del tejido óseo debido a la distancia relativamente grande entre las apófisis transversales, que deben ser unidas con hueso ectópico recién inducido, la presencia de fuerzas de compresión en el entorno y la proximidad de puntos críticos. estructuras anatómicas. Las proteínas morfogenéticas óseas son potentes moléculas osteoinductivas y un requisito previo para la formación de hueso ectópico50,51,52. Sin embargo, requieren un portador que sostenga la proteína en el sitio de tratamiento11,12,13,14,15,16,53. Para abordar este problema, se han propuesto y probado varios sistemas de transporte/administración de BMP en el modelo PLF: colágeno4,19,22, polímeros sintéticos25,54, cerámicas de fosfato de calcio (CaP)3,18,21,22,24,26,27. ,55 y combinación de colágeno y cerámicas CaP1,8,18,21 o polímeros sintéticos y cerámicas CaP23. Sin embargo, hasta el momento, ninguno de estos dispositivos ha sido probado clínicamente ni aprobado para uso clínico.
ABGS compuesto de rhBMP6 dentro de un coágulo sanguíneo autólogo como portador fisiológico de BMP y cerámica sintética como matriz resistente a la compresión es un nuevo dispositivo osteoinductivo para la regeneración ósea33,34,35,37. En nuestros estudios previos sobre el modelo subcutáneo de rata abordamos varias cuestiones no resueltas con respecto a la formulación de ABGS, incluida la dosis óptima y el método de aplicación de rhBMP6, así como la combinación óptima de tamaño y composición química de las partículas cerámicas38,41,56. Además, en nuestro primer estudio PLF con cerámica como CRM, demostramos que ABGS que contiene cerámica sintética llamada Osteogrow-C promueve la fusión espinal y confirmamos el hallazgo de estudios en ratas de que existen dos métodos igualmente eficientes de aplicación de BMP6: rhBMP6 podría liofilizarse en cerámica. partículas o añadido directamente a la sangre autóloga37,56. Sin embargo, debido al período de seguimiento relativamente corto (7 semanas), no pudimos observar el efecto de la composición química de las partículas sobre la tasa de resorción de CRM. En el presente estudio, por primera vez, investigamos cómo tanto la composición química como el tamaño de las partículas de la cerámica afectan el resultado en el modelo PLF de conejo durante un período de tiempo prolongado.
Primero, para determinar el efecto de la composición química en el resultado de PLF, realizamos un experimento con un período de seguimiento prolongado de 14 semanas. En este experimento, la tasa de resorción de las partículas de TCP fue significativamente mayor que la de las partículas de BCP. Sin embargo, la cantidad de hueso y las propiedades biomecánicas del nuevo hueso ectópico fueron comparables entre las muestras que contenían partículas de TCP y BCP (TCP/HA 80/20). Además, demostramos que 125 µg por implante eran suficientes y que no hubo ningún aumento adicional en el volumen óseo con una cantidad adicional de rhBMP6, lo que está en línea con estudios previos que utilizaron rhBMP2 en colágeno o cerámica como portador3,4,24. En segundo lugar, para explorar más a fondo la influencia de la composición química del CRM en el resultado y la longevidad del hueso en el modelo PLF, realizamos otro experimento en el que prolongamos el período de seguimiento a 27 semanas y aumentamos la proporción de HA en BCP (con respecto a TCP). /HA 40/60). Además, comparamos el resultado de PLF entre formulaciones de ABGS con partículas medianas y pequeñas en este experimento. El principal hallazgo fue que una composición química diferente de las partículas, independientemente de su tamaño, podría dar como resultado una gran diferencia en la cantidad de CRM después de un período de tiempo prolongado. Además, el volumen de hueso recién formado aumentó en los implantes que contenían pequeñas partículas cerámicas bifásicas que no se reabsorbieron con el tiempo. Creemos que podría preferirse la composición química de la cerámica según la indicación clínica. Por ejemplo, el TCP altamente reabsorbible podría usarse para indicaciones en las que Osteogrow C se usa para restaurar defectos óseos y donde el hueso recién formado debe imitar al hueso nativo. Por otro lado, las cerámicas bifásicas podrían preferirse en indicaciones como PLF, donde las partículas cerámicas no reabsorbidas y el aumento del volumen óseo podrían mejorar las propiedades biomecánicas de la masa de fusión durante un largo período de tiempo. Sin embargo, es esencial enfatizar que todas las formulaciones de ABGS probadas en este estudio dieron como resultado una fusión espinal exitosa con importantes propiedades biomecánicas. Esta fue la primera vez que se compararon cerámicas que diferían tanto en tamaño como en composición química en el modelo animal PLF, ya que la mayoría de los estudios previos evaluaron solo un tipo de cerámica3,20,23,24,26 con diferentes dosis de BMP o las compararon con autoinjerto. Sólo unos pocos estudios de PLF compararon cerámicas con diferentes proporciones TCP/HA; sin embargo, con un corto período de seguimiento de sólo 5 semanas no se pudieron observar diferencias entre los grupos21.
La otra deficiencia importante de los estudios de PLF publicados anteriormente fue el período de seguimiento relativamente corto, que normalmente era inferior a ocho semanas3,17,18,20,21,22,23,24,37,57,58,59. Aunque la evaluación en estos momentos fue suficiente para determinar el resultado de la fusión espinal, no se siguió la longevidad del hueso ectópico. La longevidad del hueso en estudios de PLF en conejos se evaluó sólo en unos pocos estudios con un período de seguimiento de 14 semanas o más4,34. Sin embargo, estos estudios tuvieron solo un punto temporal de observación, lo que no permitió establecer un curso temporal de la formación y remodelación ósea en el modelo PLF de conejo, ya que el seguimiento se limitó únicamente a la detección por rayos X del resultado. La finalización de la serie de experimentos PLF antes mencionada nos permitió por primera vez determinar la línea de tiempo de la formación de hueso ectópico en el modelo PLF de conejo y describir cómo los hallazgos radiológicos, histológicos y biomecánicos cambian con el tiempo. Los análisis MicroCT revelaron que la cantidad total de hueso aumentó desde la semana siete hasta la semana 27. Esto estuvo de acuerdo con un estudio publicado anteriormente en el que se determinó el volumen óseo en una serie de imágenes de rayos X durante el período de seguimiento de 24 semanas4. El aumento del volumen óseo con el tiempo podría atribuirse al aumento del espesor cortical y al aumento de la mineralización del hueso durante el período de 27 semanas. Además, los análisis histológicos revelaron que la estructura del hueso recién formado cambió significativamente: en la semana 7, había más hueso entre las partículas con un hueso cortical discreto, mientras que en un momento posterior (semanas 14 y 27), el hueso cortical era más pronunciado con un hueso cortical discreto. Disminución de la cantidad de hueso entre las partículas. Estos hallazgos histológicos y de microCT se correlacionaron con las propiedades biomecánicas óseas mejoradas en las semanas 14 y 27 en comparación con la semana 7.
ABGS que contiene rhBMP6 en ABC con diferentes partículas cerámicas promovió la fusión espinal bilateral en el modelo PLF de conejo. En todas las muestras implantadas se observó una fusión espinal exitosa y la integración del hueso recién formado con las apófisis transversales adyacentes mediante microCT, secciones histológicas y pruebas biomecánicas. En el seguimiento a largo plazo de 27 semanas, la diferencia más significativa entre los grupos experimentales se observó en implantes con una composición química diferente de la cerámica porque el TCP se reabsorbió, mientras que las cerámicas que contenían HA solo se reabsorbieron parcialmente. Es importante destacar que la persistencia de las partículas cerámicas se debió al aumento del volumen óseo en los implantes que contenían pequeñas partículas cerámicas bifásicas que no se reabsorbieron con el tiempo.
Primero, comparamos el resultado de PLF 14 semanas después de la implantación de ABGS (rhBMP6/ABC) que contiene partículas de cerámica sintética (500–1700 µm) en dos composiciones químicas diferentes (TCP y BCP con TCP/HA en una proporción de 80/20) y dos diferentes dosis de rhBMP6 (125 µg y 250 µg/por implante). Con base en los resultados obtenidos, diseñamos otro experimento en el que prolongamos el período de seguimiento a 27 semanas y aumentamos la proporción de HA en BCP (a TCP/HA 40/60) para lograr una diferencia más pronunciada entre las cerámicas residuales y determinar si el resultado preferido es la reabsorción de la cerámica o su conservación en el tiempo. Además, en este experimento comparamos dos tamaños diferentes de partículas (74–420 µm y 500–1700 µm), mientras que la dosis de rhBMP6 fue de 125 µg/por implante según los hallazgos del primer experimento. Se implantaron diferentes formulaciones de Osteogrow-C en el lado izquierdo y derecho para reducir la variabilidad biológica. En resumen, en el primer experimento se implantaron implantes Osteogrow C que contenían TCP y BCP en cada animal, mientras que la dosis de rhBMP6 aplicada fue diferente en el lado izquierdo (125 µg) y derecho (250 µg). En el segundo experimento, cada animal recibió implantes Osteogrow C con TCP o BCP, mientras que el tamaño de las partículas cerámicas difería en los diferentes lados (se implantaron partículas de 500 a 1700 µm en el lado izquierdo y partículas de 74 a 420 µm en el lado derecho). El número de implantes fue de cuatro por grupo en el primer experimento y de seis por grupo en el segundo experimento. El tamaño de la muestra se determinó con base en estudios previos en este modelo y recomendaciones sobre el uso racional de animales de experimentación, incluido el principio de las 3R (reemplazo, reducción, refinamiento). El diseño experimental del estudio se presenta en la Tabla 1. Los resultados se compararon retrospectivamente con nuestros resultados publicados anteriormente en PLF de conejo 7 semanas después de la cirugía utilizando resultados modificados y no publicados37. En el estudio publicado, utilizamos implantes Osteogrow C que contenían 125 µg de rhBMP6 en ABC con partículas cerámicas de TCP o BCP (TCP/HA en proporción 80/20) de 500–1700 µm y, por lo tanto, los resultados de este experimento fueron comparables con las formulaciones análogas evaluadas en el estudio actual.
Los experimentos se llevaron a cabo en 20 conejos blancos de Nueva Zelanda (lat. Oryctolagus cuniculus, 20 semanas de edad, macho, peso corporal de 3 a 5 kg), alojados en jaulas estándar para conejos con enriquecimiento ambiental en condiciones de laboratorio convencionales (temperatura de 18 a 24 °C). , humedad relativa del 50 al 70 %, nivel de ruido de 60 dB e iluminación de 12 h/día) en las instalaciones para animales registradas del Laboratorio de Tejidos Mineralizados (HR-POK-001). Se proporcionó dieta estándar y agua dulce ad libitum. La aprobación de los estudios fue otorgada por la Dirección de Veterinaria y Seguridad Alimentaria del Ministerio de Agricultura de la República de Croacia. Los principios éticos del estudio garantizaron el cumplimiento de la Directiva Europea 2010/63/UE, la Ley de modificación de la ley de protección de los animales (Boletín Oficial 37/13), la Ley de Protección de los Animales (Boletín Oficial 102/17), la Ordenanza sobre la protección de los animales. utilizado con fines científicos (Boletín Oficial 55/13), directrices ARRIVE, recomendaciones de FELASA y recomendaciones del Comité de Ética de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zagreb y del Comité Nacional de Ética (EP 187/2018).
Se recogió sangre autóloga (2,5 ml por implante) de la vena marginal de la oreja del conejo en tubos sin sustancia anticoagulante que contenía rhBMP6 (125 o 250 µg según el diseño experimental) como se describió anteriormente34,37. La sangre se extrajo en jeringas (5 ml) que contenían partículas cerámicas (0,5 g de partículas de 500 a 1700 μm o 0,8 g de partículas de 74 a 420 μm), se mezclaron suavemente y se rotaron hasta que la sangre coaguló para lograr una distribución uniforme de las partículas en el implante (Fig. .8). La cantidad de partículas de 74 a 420 µm fue mayor que la de 500 a 1700 µm para lograr el mismo volumen de material de injerto (1 cc) y, posteriormente, una distribución uniforme de las partículas en el implante. La concentración final de rhBMP6 en los implantes fue de 50 y 100 µg/ml para implantes que contenían 125 y 250 µg de rhBMP6, respectivamente. Después de la coagulación sanguínea, los implantes se almacenaron a 4 °C y se implantaron dentro de las 2 h posteriores a la preparación de acuerdo con la estabilidad de rhBMP6/ABC determinada en los estudios preclínicos de Osteogrow.
Preparación e implantación de ABGS (Osteogrow-C). (1) Se disolvió rhBMP6 en agua para inyección y se añadió a la sangre extraída de la vena marginal de la oreja de conejo. La sangre que contenía rhBMP6 se mezcló con partículas cerámicas colocadas en una jeringa (2) y se dejó a temperatura ambiente para que coagulara durante 60 a 90 minutos. El implante ABGS se separó de la pared de la jeringa, se colocó en una placa de Petri y se implantó en el canal lateral entre las apófisis transversales L5-L6 (3). Al final del período de seguimiento, el hueso recién formado inducido por ABGS cerró la brecha entre las apófisis transversales (flecha naranja) (4).
Veinte conejos blancos de Nueva Zelanda se sometieron a una fusión lumbar posterolateral bilateral (L5-L6) como se describe34,37. Los animales fueron premedicados con una mezcla de xilacina (Xylapan®, Vetoquinol, Suiza) 5 mg/kg y ketamina (Ketaminol® Vetoquinol, Suiza) 35 mg/kg aplicada por vía intramuscular. La anestesia general se mantuvo utilizando una mezcla de isoflurano (1-1,5%) y oxígeno administrado mediante mascarilla. Se realizó una incisión en la piel de la línea media dorsal que se extiende desde L4 a L7, seguida de una incisión fascial paramediana. Los músculos paravertebrales se retrajeron lateralmente, facilitando la exposición de las apófisis transversales L5-L6. Luego se decorticaron las apófisis transversales expuestas utilizando una fresa de alta velocidad y se colocaron implantes Osteogrow-C bilateralmente en el canal entre las apófisis transversales L5-L6 (Fig. 8). Las incisiones fasciales y cutáneas se cerraron con suturas absorbibles de copolímero sintético de glicólido/lactida 3‐0 de forma continua. No hubo efectos adversos durante el período de seguimiento. Los animales experimentales fueron sacrificados 14 o 27 semanas después de la implantación de Osteogrow-C usando premedicación de 3 mg/kg de xilazina y 20 mg/kg de ketamina im y administración de T61 (1 ml/kg) iv. Se recogió la columna lumbar del conejo para realizar los análisis descritos en la siguientes apartados.
El éxito de la fusión espinal se determinó preliminarmente mediante palpación manual. La fusión espinal se consideró exitosa si, tras la compresión manual, se observaba que el segmento espinal (L5-L6) estaba inmóvil y no se observaba ningún movimiento regular entre las vértebras. La prueba de palpación manual fue realizada por dos investigadores independientes (NS y NI).
Se utilizaron análisis MicroCT para evaluar el éxito de la fusión espinal, la osteointegración del hueso recién formado con las apófisis transversales adyacentes y para determinar la cantidad de hueso recién formado y CRM entre los grupos experimentales. Al final del experimento, se escaneó la columna lumbar de todos los animales con 1076 SkyScan MicroCT (Bruker, Bélgica) como se describe37,60. En resumen, la resolución de escaneo se estableció en 18 µm, el promedio de cuadros se estableció en un valor de 2 y se usó un filtro de aluminio de 0,5 mm. Después de la adquisición, las imágenes se reconstruyeron utilizando el software NRecon (Bruker, Bélgica) y se analizaron con el software CTAn (Bruker, Bélgica).
Todas las muestras se fijaron en formalina tamponada neutra al 10%. Después de las pruebas biomecánicas, se descalcificaron tres o cuatro muestras por grupo utilizando EDTA al 14% en una solución de formalina al 4% (20 días) para su análisis histológico. Después de la descalcificación, las muestras se incluyeron en parafina, se cortaron en secciones de 6 µm y se tiñeron con tinción tricrómica de Goldner como se describe56. El resto de los ejemplares (uno o dos por grupo) se procesaron sin descalcificar como se describió anteriormente37. En resumen, las muestras se deshidrataron y se aclararon manualmente con salicilato de metilo y xilenos. Las muestras se polimerizaron en bloques de resina acrílica endurecida (MMA) y se obtuvieron secciones microtomadas de 5 µm utilizando cuchillas de carburo de tungsteno (perfil D, Delaware Diamond Knives, Delaware, EE. UU.) y un micrótomo de trineo automatizado (SM2500, Leica Biosystems, Illinois, EE.UU.). EE.UU). Finalmente, las secciones se montaron en portaobjetos de vidrio recubiertos de gelatina, no se plastificaron, se hidrataron y se tiñeron con tinción tricrómica de Von Kossa y Goldner.
Se realizaron análisis histomorfométricos para analizar la arquitectura del hueso recién formado y determinar el área ocupada por hueso, médula ósea y partículas cerámicas. La región de interés para los análisis histomorfométricos fue el hueso recién formado entre las apófisis transversales. En el análisis excluimos el hueso recién formado adyacente/superpuesto a las apófisis transversales ya que era difícil distinguir entre el hueso nuevo y el nativo. Se realizaron análisis cuantitativos en secciones histológicas teñidas con Goldner y las imágenes se tomaron con un microscopio vertical Olympus BX53 equipado con una cámara DP27 (5 megapíxeles, 15 fps) y operado por el software cellSens Dimension (Olympus, Japón). Se utilizó el software Photoshop (Adobe Systems, California, EE. UU.) para seleccionar y enmascarar áreas de interés (hueso y partículas de cerámica) con el color distintivo, y el software Fiji ImageJ (NIH, Maryland, EE. UU.) para medir las áreas enmascaradas como descrito antes37,56. Los resultados se expresaron como porcentaje de área.
Los parámetros biomecánicos (fuerza máxima, elasticidad y trabajo de rotura) del hueso recién formado integrado con apófisis transversales adyacentes se determinaron mediante una prueba de flexión de tres puntos utilizando el instrumento TA.HDplus (Stable Micro Systems, Reino Unido). La masa de fusión se colocó sobre dos soportes y la fuerza se aplicó perpendicular al punto medio como se describió anteriormente37.
Se utilizó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para comprobar si los datos siguen una distribución gaussiana o no gaussiana. Los datos distribuidos gaussianos se analizaron mediante la prueba t no apareada (dos grupos experimentales) o ANOVA unidireccional ordinario con pruebas de comparaciones múltiples de Tukey (tres o más grupos experimentales). Los datos distribuidos no gaussianos se analizaron con la prueba U de Mann-Whitney (dos grupos experimentales) o la prueba de Kruskal-Wallis con la prueba de comparaciones múltiples de Dunn (tres o más grupos experimentales). Los datos se muestran como media con desviación estándar (DE) o como mediana con un rango de valores mínimo y máximo. Los valores significativos de P (P < 0,05) están marcados con asteriscos; *(P ≤ 0,05), **(P ≤ 0,01), ***(P ≤ 0,001). En todos los análisis estadísticos se utilizó el software estadístico GraphPad Prism (v.8.4.3).
Los datos brutos se generaron en el Laboratorio de Tejidos Mineralizados. Los datos derivados que respaldan los hallazgos de este estudio están disponibles a pedido del autor correspondiente, SV.
Toth, JM, Wang, M., Lawson, J., Badura, JM y DuBose, KB Evaluación radiográfica, biomecánica e histológica de rhBMP-2 en una fusión de columna vertebral de proceso intertransverso de 3 niveles: un estudio ovino. J. Neurocirugía. Lomo 25, 733–739. https://doi.org/10.3171/2016.4.SPINE151316 (2016).
Artículo PubMed Google Scholar
Dimar, JR, Glassman, SD, Burkus, KJ y Carreon, LY Resultados clínicos y éxito de la fusión a 2 años de fusiones posterolaterales instrumentadas de un solo nivel con proteína morfogenética ósea humana recombinante-2/matriz resistente a la compresión versus injerto óseo de cresta ilíaca. Columna vertebral (Phila Pa 1976) 31, 2534–2539. https://doi.org/10.1097/01.brs.0000240715.78657.81 (2006).
Artículo de Google Scholar
Lee, JH y cols. Estudio comparativo de la tasa de fusión inducida por diferentes dosis de proteína 2 morfogenética ósea humana recombinante derivada de Escherichia coli utilizando un portador de hidroxiapatita. Lomo J. 12, 239–248. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2012.01.013 (2012).
Artículo PubMed Google Scholar
Itoh, H. y col. Fusión espinal experimental con el uso de proteína morfogenética ósea humana recombinante 2. Spine (Phila Pa 1976) 24, 1402-1405. https://doi.org/10.1097/00007632-199907150-00003 (1999).
Artículo CAS Google Scholar
Cox, G., Jones, E., McGonagle, D. y Giannoudis, PV Indicaciones y resultados clínicos del escariador-irrigador-aspirador: una revisión sistemática. En t. Ortopédico. 35, 951–956. https://doi.org/10.1007/s00264-010-1189-z (2011).
Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar
Pape, HC & Tarkin, IS Aspirador irrigador de fresa: una nueva técnica para la recolección de injerto óseo del canal intramedular. Ópera. Tecnología. Ortopédico. 18, 108-113. https://doi.org/10.1053/j.oto.2008.08.001 (2008).
Artículo de Google Scholar
Nichols, TA, Sagi, HC, Weber, TG & Guiot, BH Una fuente alternativa de autoinjerto óseo para la fusión espinal: el fémur: informe de un caso técnico. Neurocirugía 62, E179. https://doi.org/10.1227/01.neu.0000317390.21927.ad (2008).
Artículo PubMed Google Scholar
Akamaru, T. y col. Las modificaciones simples de la matriz portadora pueden mejorar la administración de proteína 2 morfogenética ósea humana recombinante para la fusión de la columna posterolateral. Columna vertebral (Phila Pa 1976) 28, 429–434. https://doi.org/10.1097/01.BRS.0000048644.91330.14 (2003).
Artículo de Google Scholar
Glassman, SD y cols. Tasas de fusión iniciales con proteína morfogenética ósea humana recombinante-2/matriz resistente a la compresión y un portador de hidroxiapatita y fosfato tricálcico/colágeno en la fusión espinal posterolateral. Lomo (Phila Pa 1976) 30, 1694–1698. https://doi.org/10.1097/01.brs.0000172157.39513.80 (2005).
Artículo de Google Scholar
Rihn, JA, Kirkpatrick, K. y Albert, TJ Opciones de injerto en la fusión lumbar intersomática posterolateral y posterior. Lomo (Phila Pa 1976) 35, 1629–1639. https://doi.org/10.1097/BRS.0b013e3181d25803 (2010).
Artículo de Google Scholar
El Bialy, I., Jiskoot, W. y Reza Nejadnik, M. Formulación, administración y estabilidad de proteínas morfogenéticas óseas para una regeneración ósea eficaz. Farmacéutica. Res. 34, 1152-1170. https://doi.org/10.1007/s11095-017-2147-x (2017).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Seeherman, H. & Wozney, JM Entrega de proteínas morfogenéticas óseas para la regeneración de tejidos ortopédicos. Factor de crecimiento de citocinas Rev. 16, 329–345. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2005.05.001 (2005).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Haidar, ZS, Hamdy, RC y Tabrizian, M. Entrega de proteínas morfogenéticas óseas recombinantes para la regeneración y reparación ósea. Parte B: Sistemas de administración de BMP en ingeniería de tejidos ortopédicos y craneofaciales. Biotecnología. Letón. 31, 1825–1835. https://doi.org/10.1007/s10529-009-0100-8 (2009).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Agrawal, V. y Sinha, M. Una revisión sobre los sistemas portadores de la proteína 2 morfogenética ósea. J. Biomed. Madre. Res. Aplica B. Biomateria. 105, 904–925. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33599 (2017).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Carreira, AC et al. Proteínas morfogenéticas óseas: hechos, desafíos y perspectivas de futuro. J. Dent. Res. 93, 335–345. https://doi.org/10.1177/0022034513518561 (2014).
Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar
Begam, H., Nandi, SK, Kundu, B. y Chanda, A. Estrategias para administrar proteína morfogenética ósea para la curación ósea. Madre. Ciencia. Ing. C Mater. Biol. Aplica. 70, 856–869. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.09.074 (2017).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Boden, SD, Schimandle, JH & Hutton, WC Premio Volvo en ciencias básicas. El uso de un factor de crecimiento osteoinductivo para la fusión espinal lumbar. Parte II: Estudio de dosis, portador y especie. Columna vertebral (Phila Pa 1976) 20, 2633–2644. https://doi.org/10.1097/00007632-199512150-00004 (1995).
Artículo CAS Google Scholar
Louis-Ugbo, J. et al. Retención de proteína morfogenética ósea humana recombinante 2 marcada con 125I mediante fosfato cálcico bifásico o una esponja compuesta en un modelo de artrodesis de columna posterolateral de conejo. J. Orthop. Res. 20, 1050-1059. https://doi.org/10.1016/S0736-0266(02)00011-6 (2002).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Jenis, LG, Wheeler, D., Parazin, SJ y Connolly, RJ El efecto de la proteína osteogénica-1 en la fusión posterolateral instrumentada y no instrumentada en conejos. Lomo J. 2, 173–178. https://doi.org/10.1016/s1529-9430(02)00183-3 (2002).
Artículo PubMed Google Scholar
Konishi, S., Nakamura, H., Seki, M., Nagayama, R. y Yamano, Y. Injerto de gránulos de hidroxiapatita combinado con proteína 2 morfogénica de hueso humano recombinante para una fusión lumbar sólida. J. Trastorno espinal. Tecnología. 15, 237–244. https://doi.org/10.1097/00024720-200206000-00013 (2002).
Artículo PubMed Google Scholar
Suh, DY et al. Administración de proteína 2 morfogenética ósea humana recombinante utilizando una matriz resistente a la compresión en la fusión de la columna posterolateral en el conejo y en el primate no humano. Columna vertebral (Phila Pa 1976) 27, 353–360. https://doi.org/10.1097/00007632-200202150-00006 (2002).
Artículo de Google Scholar
Minamida, A. et al. Estudio experimental de portadores de proteína morfogenética ósea utilizados para la fusión espinal. J. Orthop. Ciencia. 9, 142-151. https://doi.org/10.1007/s00776-003-0749-0 (2004).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Namikawa, T. y col. Fusión espinal experimental con proteína morfogenética ósea humana recombinante-2 administrada por un polímero sintético y fosfato beta-tricálcico en un modelo de conejo. Lomo (Phila Pa 1976) 30, 1717-1722. https://doi.org/10.1097/01.brs.0000172155.17239.fa (2005).
Artículo de Google Scholar
Dohzono, S., Imai, Y., Nakamura, H., Wakitani, S. y Takaoka, K. Fusión espinal exitosa mediante gránulos de beta-TCP porosos adsorbidos con BMP-2 derivados de E. coli: un estudio piloto. Clínico. Ortopédico. Relaciones. Res. Rev. 467, 3206–3212. https://doi.org/10.1007/s11999-009-0960-1 (2009).
Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar
Lee, JW y cols. Mejora de la eficacia de la fusión espinal mediante la administración a largo plazo de proteína morfogenética ósea-2 en un modelo de conejo. Acta Orthop. 82, 756–760. https://doi.org/10.3109/17453674.2011.636675 (2011).
Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar
Pelletier, MH et al. Fusión espinal lumbar con gránulos de beta-TCP y dosis variable de rhBMP-2 derivada de Escherichia coli. Lomo J. 14, 1758–1768. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2014.01.043 (2014).
Artículo PubMed Google Scholar
Boden, SD, Martin, GJ Jr., Morone, MA, Ugbo, JL y Moskovitz, PA Artrodesis de la columna vertebral de la apófisis intertransversa lumbar posterolateral con proteína morfogenética ósea humana recombinante 2/hidroxiapatita-fosfato tricálcico después de laminectomía en primates no humanos. Lomo (Phila Pa 1976) 24, 1179–1185. https://doi.org/10.1097/00007632-199906150-00002 (1999).
Artículo CAS Google Scholar
Boden, SD, Kang, J., Sandhu, H. & Heller, JG Uso de proteína morfogenética ósea 2 humana recombinante para lograr la fusión posterolateral de la columna lumbar en humanos. Un ensayo piloto clínico prospectivo y aleatorizado. Premio Volvo 2002 en estudios clínicos. Lomo 27, 2662–2673. https://doi.org/10.1097/00007632-200212010-00005 (2002).
Artículo PubMed Google Scholar
Ong, KL y cols. Uso no autorizado de proteínas morfogenéticas óseas en los Estados Unidos utilizando datos administrativos. Lomo (Phila Pa 1976) 35, 1794–1800. https://doi.org/10.1097/BRS.0b013e3181ecf6e4 (2010).
Artículo de Google Scholar
James, AW y cols. Una revisión de los efectos secundarios clínicos de la proteína 2 morfogenética ósea. Ing. de Tejidos. Parte B Rev. 22, 284–297. https://doi.org/10.1089/ten.TEB.2015.0357 (2016).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Carragee, EJ, Hurwitz, EL y Weiner, BK Una revisión crítica de los ensayos de proteína 2 morfogenética ósea humana recombinante en cirugía de columna: preocupaciones de seguridad emergentes y lecciones aprendidas. Lomo J. 11, 471–491. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2011.04.023 (2011).
Artículo PubMed Google Scholar
Schmidt-Bleek, K., Willie, BM, Schwabe, P., Seemann, P. y Duda, GN BMP en la regeneración ósea: menos es más eficaz, un cambio de paradigma. Factor de crecimiento de citocinas Rev. 27, 141-148. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2015.11.006 (2016).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Vukicevic, S. y col. Revisión del uso clínico de las proteínas morfogenéticas óseas: un novedoso dispositivo portador biocompatible OSTEOGROW para la curación ósea. En t. Ortopédico. 38, 635–647. https://doi.org/10.1007/s00264-013-2201-1 (2014).
Artículo PubMed Google Scholar
Vukicevic, S. y col. El coágulo sanguíneo autólogo es un portador fisiológico de BMP6 para inducir la formación de hueso nuevo y promover la fusión posterolateral de la columna lumbar en conejos. J. Tejido Ing. Regeneración. Medicina. 14, 147-159. https://doi.org/10.1002/term.2981 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Grgurevic, L. et al. El coágulo sanguíneo autólogo que contiene rhBMP6 induce la formación de hueso nuevo para promover la fusión intersomática lumbar anterior (ALIF) y la fusión lumbar posterolateral (PLF) de la columna vertebral en ovejas. Hueso 138, 115448. https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115448 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Grgurevic, L. et al. La proteína 6 morfogenética ósea humana recombinante administrada dentro de un coágulo sanguíneo autólogo restaura defectos segmentarios de tamaño crítico del cúbito en conejos. JBMR Plus 3, e10085. https://doi.org/10.1002/jbm4.10085 (2019).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Stokovic, N. y col. Evaluación de cerámicas sintéticas como matriz resistente a la compresión para promover la osteogénesis de coágulos sanguíneos autólogos que contienen proteína morfogenética ósea humana recombinante 6 en un modelo de fusión lumbar posterolateral de conejo. Hueso 140, 115544. https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115544 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Stokovic, N. y col. Bloques macroporosos cerámicos sintéticos como armazón en la formación de hueso ectópico inducida por la proteína morfogenética ósea humana recombinante 6 dentro de un coágulo sanguíneo autólogo en ratas. En t. Ortopédico. 45, 1097–1107. https://doi.org/10.1007/s00264-020-04847-9 (2020).
Artículo PubMed Google Scholar
Sampath, TK & Vukicevic, S. Biología de la proteína morfogenética ósea en la reparación y regeneración ósea: el papel del coágulo sanguíneo autólogo como portador. Hueso 141, 115602. https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115602 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Vukicevic, S. y col. Proteínas morfogenéticas óseas: desde el descubrimiento hasta el desarrollo de un nuevo sustituto de injerto óseo autólogo que consiste en BMP6 humana recombinante administrada en un portador de coágulo sanguíneo autólogo. Rad CASA-Med. Ciencia. 544, 26–41. https://doi.org/10.21857/mnlqgc5vgy (2020).
Artículo de Google Scholar
Stokovic, N. y col. El zoledronato unido a cerámica aumenta el volumen de hueso ectópico inducido por rhBMP6 administrada en un coágulo sanguíneo autólogo en ratas. Biomedicinas. https://doi.org/10.3390/biomedicines9101487 (2021).
Artículo PubMed PubMed Central Google Scholar
Durdevic, D. y col. Un nuevo sustituto de injerto óseo autólogo compuesto por coágulo sanguíneo rhBMP6 como portador probado en un ensayo de fase I aleatorizado y controlado en pacientes con fracturas de radio distal. Hueso 140, 115551. https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115551 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Chiari, C. y col. La BMP6 humana recombinante aplicada dentro de un coágulo sanguíneo autólogo acelera la curación ósea: ensayo controlado aleatorio en pacientes con osteotomía tibial alta. J. Minero de huesos. Res. 35, 1893–1903. https://doi.org/10.1002/jbmr.4107 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Pecín, M. et al. Un nuevo sustituto de injerto óseo autólogo que contiene rhBMP6 en un coágulo sanguíneo autólogo con cerámica sintética para la reconstrucción de un gran defecto segmentario del húmero por bala en un perro: el primer paciente veterinario que recibió una nueva terapia osteoinductiva. Bone Rep. 14, 100759. https://doi.org/10.1016/j.bonr.2021.100759 (2021).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Canción, K. et al. La identificación de un residuo clave que media la resistencia de la proteína morfogenética ósea (BMP) -6 a la inhibición de noggin permite diseñar BMP con actividad agonista superior. J. Biol. Química. 285, 12169–12180. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.087197 (2010).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Vukicevic, S. & Grgurevic, L. BMP-6 y diferenciación de células madre mesenquimales. Factor de crecimiento de citoquinas Rev. 20, 441–448. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2009.10.020 (2009).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Mroz, TE et al. El uso de aloinjerto óseo en cirugía de columna: ¿es seguro?. Lomo J. 9, 303–308. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2008.06.452 (2009).
Artículo PubMed Google Scholar
Alam, MI y cols. Evaluación de cerámicas compuestas de diferentes proporciones de hidroxiapatita a fosfato tricálcico como portadores de rhBMP-2. Biomateriales 22, 1643–1651. https://doi.org/10.1016/s0142-9612(00)00322-7 (2001).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Dorozhkin, SV Biocerámicas de ortofosfatos de calcio. Biomateriales 31, 1465–1485. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.11.050 (2010).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Urist, MR Hueso: Formación por autoinducción. Ciencia 150, 893–899. https://doi.org/10.1126/science.150.3698.893 (1965).
Artículo ADS CAS PubMed Google Scholar
Wang, EA y cols. La proteína morfogenética ósea humana recombinante induce la formación de hueso. Proc. Nacional. Acad. Ciencia. Estados Unidos 87, 2220–2224. https://doi.org/10.1073/pnas.87.6.2220 (1990).
Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Reddi, AH Papel de las proteínas morfogenéticas en la ingeniería y regeneración de tejidos esqueléticos. Nat. Biotecnología. 16, 247–252. https://doi.org/10.1038/nbt0398-247 (1998).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Lee, SH & Shin, H. Matrices y andamios para la administración de moléculas bioactivas en ingeniería de tejidos óseos y cartilaginosos. Adv. Entrega de drogas. Apocalipsis 59, 339–359. https://doi.org/10.1016/j.addr.2007.03.016 (2007).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Sandhu, HS y cols. Dosis efectivas de proteína 2 morfogenética ósea humana recombinante en fusión espinal experimental. Lomo 21, 2115–2122. https://doi.org/10.1097/00007632-199609150-00012 (1996).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Morisue, H. y col. Una nueva malla de fibra de hidroxiapatita como portador de la proteína morfogenética 2 del hueso humano recombinante mejora la unión ósea en el modelo de fusión posterolateral de rata. Columna vertebral (Phila Pa 1976) 31, 1194-1200. https://doi.org/10.1097/01.brs.0000217679.46489.1b (2006).
Artículo de Google Scholar
Stokovic, N. y col. El sustituto de injerto óseo autólogo que contiene rhBMP6 dentro de un coágulo sanguíneo autólogo y cerámicas sintéticas de diferentes tamaños de partículas determina la cantidad y el patrón estructural del hueso formado en un ensayo sucutáneo en ratas. Hueso 141, 115654. https://doi.org/10.1016/j.bone.2020.115654 (2020).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Valdés, M. et al. Las células osteoprogenitoras estimuladas con rhBMP-6 mejoran la fusión espinal posterolateral en el conejo blanco de Nueva Zelanda. Lomo J. 7, 318–325. https://doi.org/10.1016/j.spinee.2006.02.005 (2007).
Artículo PubMed Google Scholar
Stokovic, N., Ivanjko, N., Maticic, D., Luyten, FP y Vukicevic, S. Proteínas morfogenéticas óseas, portadores y modelos animales en el desarrollo de nuevas terapias regenerativas óseas. Materiales 14, 3513. https://doi.org/10.3390/ma14133513 (2021).
Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Peric, M. et al. El uso racional de modelos animales en la evaluación de nuevas terapias regenerativas óseas. Hueso 70, 73–86. https://doi.org/10.1016/j.bone.2014.07.010 (2015).
Artículo CAS PubMed Google Scholar
Erjavec, I. et al. La serotonina en sangre constitutivamente elevada se asocia con la pérdida ósea y la diabetes tipo 2 en ratas. MÁS UNO 11, e0150102. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0150102 (2016).
Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar
Descargar referencias
Este programa fue financiado por el Programa de Salud FP7 (FP7/2007‐2013) bajo el acuerdo de subvención HEALTH‐F4‐2011‐279239 (Osteogrow), H2020 Health GA 779340 (OSTEOproSPINE) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional‐Centro Científico de Excelencia para la Salud Reproductiva. y Medicina Regenerativa (proyecto "Medicina reproductiva y regenerativa: exploración de nuevas plataformas y potenciales", GA KK.01.1.1.01.0008 financiado por la UE a través del FEDER).
Estos autores contribuyeron igualmente: Nikola Stokovic y Natalia Ivanjko.
Laboratorio de Tejidos Mineralizados, Centro de Investigación Clínica y Traslacional, Facultad de Medicina, Universidad de Zagreb, Salata 11, 10000, Zagreb, Croacia
Nikola Stokovic, Natalia Ivanjko, Igor Erjavec, Marina Milesevic y Slobodan Vukicevic
Centro Científico de Excelencia para Medicina Reproductiva y Regenerativa, Zagreb, Croacia
Nikola Stokovic, Natalia Ivanjko, Igor Erjavec, Marina Milesevic y Slobodan Vukicevic
Clínicas de Cirugía, Ortopedia y Oftalmología, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad de Zagreb, Zagreb, Croacia
Marko Pecin, Ana Smajlović y Drazen Maticic
Facultad de Tecnología de Alimentos y Biotecnología, Universidad de Zagreb, Zagreb, Croacia
Sven Karlovic
Departamento de Radiología, Diagnóstico por Ultrasonido y Fisioterapia, Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad de Zagreb, Zagreb, Croacia
Hrvoje Capak y Zoran Vrbanac
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
También puedes buscar este autor en PubMed Google Scholar.
NS: Conceptualización, Metodología, Validación, Investigación, Curación de datos, Escritura - borrador original, Escritura - revisión y edición, Visualización, Administración de proyectos; NI: Conceptualización, Metodología, Validación, Investigación, Curación de datos, Escritura - borrador original, Escritura - revisión y edición, Visualización; MP: Metodología, Investigación, Redacción - revisión y edición; IE: Metodología, Curación de datos, Redacción: revisión y edición; AS: Investigación, Redacción - revisión y edición; MM: investigación, curación de datos, redacción: revisión y edición; SK: investigación, curación de datos, redacción: revisión y edición; HC: investigación, curación de datos, redacción: revisión y edición; ZV: investigación, curación de datos, redacción: revisión y edición; DM: Metodología, Validación, Recursos, Redacción - revisión y edición, Supervisión, Administración de proyectos; SV: Conceptualización, Metodología, Validación, Investigación, Recursos, Curación de datos, Escritura -borrador original, Escritura - revisión y edición, Supervisión, Visualización, Administración de proyectos, Adquisición de fondos.
Correspondencia a Slobodan Vukicevic.
SV es fundador de Genera Research y coordinador de la subvención EU HORIZON 2020 OSTEOproSPINE que financia estudios clínicos del nuevo fármaco para la reparación ósea (patente WO2019076484A1). Los demás autores declaran no tener conflictos de intereses.
Springer Nature se mantiene neutral con respecto a reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.
Acceso Abierto Este artículo está bajo una Licencia Internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, compartir, adaptación, distribución y reproducción en cualquier medio o formato, siempre y cuando se dé el crédito apropiado al autor(es) original(es) y a la fuente. proporcione un enlace a la licencia Creative Commons e indique si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la normativa legal o excede el uso permitido, deberá obtener permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Reimpresiones y permisos
Stokovic, N., Ivanjko, N., Pecin, M. et al. Fusión espinal posterolateral a largo plazo en conejos inducida por rhBMP6 aplicada en coágulo sanguíneo autólogo con cerámicas sintéticas. Informe científico 12, 11649 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-14931-2
Descargar cita
Recibido: 11 de marzo de 2022
Aceptado: 15 de junio de 2022
Publicado: 08 de julio de 2022
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-14931-2
Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:
Lo sentimos, actualmente no hay un enlace para compartir disponible para este artículo.
Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenidos Springer Nature SharedIt
Ortopedia Internacional (2022)
Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.