บทความอายุยืน

การซ่อมแซมกระดูกด้วยการพิมพ์ทางชีวภาพได้รับการปรับปรุงด้วยการเติมยีนที่เสริมการเจริญเติบโต

การซ่อมแซมกระดูกด้วยการพิมพ์ทางชีวภาพได้รับการปรับปรุงด้วยการเติมยีนที่เสริมการเจริญเติบโต
  • การพิมพ์ทางชีวภาพของกระดูกที่มียีนที่เข้ารหัสปัจจัยการเจริญเติบโตสองตัวช่วยรวมเซลล์กระดูกและรักษาข้อบกพร่องในกะโหลกศีรษะของหนู 

  • ปัจจัยการเจริญเติบโตเหล่านี้เรียกว่า pdgf-b (ปัจจัยการเจริญเติบโตของเกล็ดเลือด) ซึ่งส่งเสริมให้เซลล์เพิ่มจำนวนและโยกย้าย และ bmp-2 (โปรตีนที่สร้างรูปร่างของกระดูก) ซึ่งช่วยให้เซลล์ต้นกำเนิดอพยพและช่วยให้เซลล์ต้นกำเนิดแปลงเป็นกระดูก

  • หนูที่ได้รับยีนที่พิมพ์ทางชีวภาพพร้อมการควบคุมการปล่อยยีนเข้ารหัส bmp-2 พบว่ามีการสร้างเนื้อเยื่อกระดูก ~40% และกระดูกครอบคลุมถึง 90% ในหกสัปดาห์ เมื่อเทียบกับเนื้อเยื่อกระดูกใหม่เพียง 10% และความครอบคลุมของกระดูก 25% สำหรับหนูที่มีข้อบกพร่องเดียวกัน แต่ไม่มียีนที่พิมพ์ทางชีวภาพ

บทความนี้ถูกโพสต์บน EurekAlert.org:

เมื่อมีเวลาและพลังงานเพียงพอ ร่างกายจะรักษา แต่เมื่อแพทย์หรือวิศวกรเข้ามาแทรกแซง กระบวนการต่างๆ อาจไม่เป็นไปตามแผนที่วางไว้เสมอไป เนื่องจากสารเคมีที่ควบคุมและอำนวยความสะดวกในกระบวนการบำบัดจะหายไป ขณะนี้ทีมวิศวกรนานาชาติกำลังพิมพ์กระดูกทางชีวภาพพร้อมกับยีนที่เข้ารหัสปัจจัยการเจริญเติบโตสองตัวที่ช่วยรวมเซลล์และรักษาข้อบกพร่องในกะโหลกศีรษะของหนู

“ปัจจัยการเจริญเติบโตมีความสำคัญต่อการเติบโตของเซลล์” Ibrahim T. Ozbolat รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมศาสตร์และกลศาสตร์กล่าว "เราใช้ยีนที่แตกต่างกันสองตัวที่เข้ารหัสปัจจัยการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันสองปัจจัย ปัจจัยการเจริญเติบโตเหล่านี้ช่วยให้เซลล์ต้นกำเนิดอพยพไปยังบริเวณที่มีข้อบกพร่อง จากนั้นช่วยให้เซลล์ต้นกำเนิดแปลงเป็นกระดูก"

นักวิจัยใช้การเข้ารหัสยีน pdgf-b ซึ่งเป็นปัจจัยการเจริญเติบโตของเกล็ดเลือด ซึ่งกระตุ้นให้เซลล์เพิ่มจำนวนและโยกย้าย และใช้การเข้ารหัสยีน bmp-2 ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาของกระดูก ซึ่งช่วยเพิ่มการสร้างกระดูกใหม่ พวกเขาส่งยีนทั้งสองโดยใช้การพิมพ์ทางชีวภาพ

"เราใช้การควบคุมการปล่อยพลาสมิดจากเมทริกซ์ที่กระตุ้นการทำงานของยีนเพื่อส่งเสริมการซ่อมแซมกระดูก" นักวิจัยระบุในวารสาร วัสดุชีวภาพ.

Ozbolat และทีมงานของเขาได้ฝัง DNA สำหรับโปรตีนไว้ในพลาสมิด ซึ่งเป็นวงคล้ายวงแหวนของ DNA ที่สามารถขนส่งข้อมูลทางพันธุกรรมได้ เมื่อ DNA เข้าสู่เซลล์ต้นกำเนิด มันจะเริ่มผลิตโปรตีนที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มการเจริญเติบโตของกระดูก

ยีนทั้งสองถูกพิมพ์ระหว่างการผ่าตัดลงบนรูในกะโหลกศีรษะของหนูโดยใช้อุปกรณ์ที่คล้ายกับเครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ตมาก ส่วนผสมถูกสร้างขึ้นเพื่อปล่อยยีนเข้ารหัส pdgf-b ออกมาใน 10 วัน และปล่อยยีนเข้ารหัส bmp-2 อย่างต่อเนื่องเป็นเวลาห้าสัปดาห์ 

หนูที่ได้รับยีนที่พิมพ์ทางชีวภาพพร้อมการควบคุมการปล่อยยีนเข้ารหัส bmp-2 พบว่ามีการสร้างเนื้อเยื่อกระดูกประมาณ 40% และความคุ้มครองกระดูก 90% ในหกสัปดาห์ เมื่อเทียบกับเนื้อเยื่อกระดูกใหม่ 10% และความครอบคลุมของกระดูก 25% สำหรับหนูที่มีข้อบกพร่องเดียวกัน ไม่มีการรักษา

“วิธีนี้ดีกว่าการทิ้งปัจจัยการเจริญเติบโตเพียงอย่างเดียว” ออซโบลัตกล่าว “ถ้าเราทำเช่นนั้น ปริมาณโปรตีนก็มีจำกัด แต่ถ้าเราใช้ยีนบำบัด เซลล์ก็จะผลิตปัจจัยการเจริญเติบโตที่จำเป็นต่อไป”

การทำงานร่วมกับ ozbolat จาก penn state คือ kazim k. moncal นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาวิศวกรรมศาสตร์และกลศาสตร์; gregory s. lewis ผู้ช่วยศาสตราจารย์และ hwabok wee นักวิจัยหลังปริญญาเอกทั้งในสาขาศัลยกรรมกระดูกและการฟื้นฟูสมรรถภาพ kevin p. godzik ระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมชีวการแพทย์: และ elias rizk รองศาสตราจารย์ด้านศัลยกรรมประสาท

คนอื่น ๆ ที่มีส่วนร่วมในการวิจัย ได้แก่ r. seda tigli aydin อดีตนักศึกษาปริญญาเอกของ penn state ที่ bulen ecevit university ประเทศตุรกี; dong n. heo อดีตนักศึกษาปริญญาเอกของ penn state ปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัย kyung hee ประเทศเกาหลีใต้; และ timothy m. acri อดีตนักวิจัยระดับบัณฑิตศึกษา และ aliasger k. salem, lyle และ sharon bighley เป็นประธานและศาสตราจารย์ด้านเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยไอโอวา

ทีมงานนานาชาติด้านการปลูกถ่ายวิทยา สถาบันสุขภาพแห่งชาติ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ มูลนิธิกระดูกวิทยา และสภาวิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งตุรกีสนับสนุนงานนี้



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า