3D printad broskvävnad öppnar nya möjligheter för artros


Sekundär artros till följd av obehandlade broskskador påverkar många personer båda i Sverige och i andra delar av världen. Sekundär artros leder ofta till stor smärta för den drabbade individen. Vid fullt utvecklad sekundär artros är en knäprotesoperation tillslut det enda tillgängliga alternativet för patienten. Knäprotes har en begränsad livslängd på bara 15 till 20 år så därför är nya upptäckter som kan skjuta upp behovet av en knäprotes av betydelse för denna grupp patienter.

Vår studie som publicerats i Scientific Reports visar att det går att bilda broskvävnad genom att skriva ut stamceller i en 3D printer. Förhoppning är att 3D printade stamceller i framtiden skall kunna i användas för att behandla patientspecifika broskskador.

I studien har broskceller tagna vid operation föryngrats i laboratorium så de återgick att bli så kallade inducerade pluripotenta stamceller (iPS), vilket är celler som har potential att utvecklas till alla typer av celler i kroppen. Vid 3D printing har stamcellerna omslutits i en blandning av nanocellulosa och alginat. De 3D printade stamcellerna har sedan fått återhämta sig. Därefter har medium tillsatts som förmått stamcellerna att differentiera mot broskvävnad. Bildning av brosk under den embryonal utveckling i människa tar 5 veckor, vilket var jämförbart med den tid det tog att bilda den 3D printade broskvävnaden.

Studien är den första i sitt slag där man helt utan djurförsök lyckats att framställa broskvävnad från stamceller med en 3D printer. Data från denna studie visade också att den printade vävnaden uttrycker aggrecan och kollagen 2 precis som mänsklig broskvävnad. Aggrecan och kollagen 2 är viktiga för broskvävnadens funktion och egenskaper. En viktig observation var också att antalet celler var av betydelse för bilda en 3D printad broskvävnad samt att använda ett protokoll som möjliggör att stamcellerna differentierar på rätt sätt och bildar brosk. I detta protokoll har rätt tillväxtfaktorer varit av stor betydelse för att stamcellerna skall differentiera och bilda broskvävnad.

Resultaten i studien kan öppna nya möjligheter att behandla sekundär artros i knäled. Vidare är förhoppningen att 3D printing av dessa typer av stamceller också kan användas för att behandla andra typer av skador i knät, exempelvis meniskskador. Meniskskador har visat sig vara en bidragande orsak till att utveckla sekundär artros senare i livet, figuren visar 3D bioprintning av en menisk-prototyp i liten skala från vårt lab.

Referens: Cartilage Tissue Engineering by the 3D Bioprinting of iPS Cells in a Nanocellulose/Alginate Bioink; Scientific Reports, (2017).


Läs mer