Knogletransplantater: nye udviklinger

mange spinal tilstande, der behandles med kirurgi, kræver en procedure kaldet spinal fusion. Spinal fusion er sammenføjning eller sammensmeltning af en eller flere ryghvirvler for at reducere smerter og stabilisere rygsøjlen. Under en spinalfusion kan en lang række implantater, skruer og bure bruges til at forbedre fusionen. Fusionen betragtes dog kun som vellykket, når knoglerne vokser sammen biologisk og danner en fast masse.

for at hjælpe med at opnå denne biologiske fusion skal knogletransplantater eller andre biologiske produkter, der fremmer knoglevækst, anvendes. I øjeblikket er der mange forskellige typer biologiske stoffer, som kirurger kan bruge til at hjælpe med at opnå solid spinalfusion. Det er meget vigtigt for patienter og kirurger at forstå alle mulighederne, og hvordan hver af disse biologiske stoffer fungerer. Da succesen for hver varierer, skal der tages nøje hensyn, når man vælger et transplantatmateriale.Autogen knogletransplantation
guldstandarden for knogletransplantation tager patientens egen knogle. Dette kaldes autogent knogletransplantat. Dette betyder, at kirurgen på operationstidspunktet foretager et separat snit og tager et lille stykke knogle fra et område af kroppen, hvor det ikke er nødvendigt. Typisk tages autogene knogletransplantater fra bækkenet eller iliac crest. Autogen knogletransplantation har fremragende fusionshastigheder og er blevet den standard, hvormed alle andre biologiske stoffer måles. Mange kirurger foretrækker autogene knogletransplantater, fordi der ikke er nogen risiko for, at kroppen afviser transplantatet, da det kom fra patientens egen krop.

der er ulemper ved autogen knogletransplantation, herunder behovet for et yderligere snit, smerte og ømhed, som ofte varer godt efter operationen er helet, samt mulige komplikationer såsom øget blodtab og langvarig Tid i operationsstuen. Komplikationer som disse forekommer hos omkring 10% -35% af patienterne og varierer i deres sværhedsgrad. Selv når man bruger en patients egen knogle, opnås ikke altid 100% fusionshastigheder, hvorfor andre fusionsteknikker er blevet udviklet.

allograft knogletransplantat
i et forsøg på at minimere de problemer, der er forbundet med at tage patientens egen knogle, er der udviklet en række andre fusionsteknikker, der bruger biologiske produkter som knogletransplantatforlængere eller som knogletransplantatudskiftninger. En almindelig kilde til udskiftning eller forlængelse af knogletransplantat er brugen af allotransplantatben. Et allograft knogletransplantat er knogle høstet fra kadavere eller afdøde personer, der har doneret deres knogle til brug til behandling af levende patienter. Dette bruges ofte i mange former til rygmarvsfusioner, der spænder fra cervikale interbody-fusioner til lumbal interbody-fusioner og kan give fremragende strukturel støtte.

ulempen ved allograft strukturel knogle er, at den ikke fremmer knoglevækst meget godt og derfor er meget svag til at stimulere en rygmarvsfusion. Selvom det bruges med succes til fusioner på kort niveau i livmoderhalsryggen, er det ikke et kraftigt nok biologisk stimulerende middel til at give os mulighed for med succes at bruge dette til at opnå en rygmarvsfusion i bryst-eller lændehvirvelsøjlen. Undersøgelser har vist, at når man bruger allotransplantatben som det eneste transplantatmateriale, er fusionshastighederne i bryst-og lændehvirvelsøjlen ekstremt dårlige, og svigtfrekvensen er meget høj.

Demineraliseret Knoglematrice
undertiden kan allograftben demineraliseres, en proces, hvorved nogle af proteinerne, der stimulerer knogledannelse, ekstraheres fra knoglen. Disse proteiner behandles og fås i forskellige former. Denne type produkt kaldes demineraliseret knoglematrice og kan let bruges i stedet for eller som en forlænger til patientens egen knogle. Selvom det med succes har smeltet rygsøjler i dyreforsøg, er der intet bevis for, at dette er en kraftig nok stimulus til med succes at smelte en menneskelig rygsøjle og anbefales derfor ikke til brug uden tilsætning af patientens egen knogle. Det anbefales kun som en knogletransplantatforlænger og ikke en erstatning.

andre Transplantatforlængere
der er flere stoffer såsom keramik, calciumphosphater og andre syntetiske materialer, der har lignende biomekaniske egenskaber og struktur som kadaverben; de er imidlertid ikke biologisk aktive og stimulerer ikke en spinalfusion alene. Disse produkter anbefales i øjeblikket kun til brug som knogletransplantatforlængere. Der har for nylig været interesse i at supercharge disse materialer ved at tilføje knoglemarvsaspirat. Dette er en procedure, hvor knoglemarvsceller optages i en sprøjte og gennemblødes på den strukturelle bærer, såsom keramik eller kadaverben. Da disse produkter i sig selv ikke er biologisk aktive, kan tilsætningen af patientens knoglemarvsceller give dem mere biologisk aktivitet. Dette testes i øjeblikket; der er dog ingen gode langtidsstudier hos mennesker, der viser, at dette er effektivt til at stimulere spinalfusion. Hidtil har resultaterne vist, at denne teknik er ringere end at bruge patientens eget autogene knogletransplantat. Der udvikles flere syntetiske bærere, som også har brug for stimulering med knoglemarvsceller for at have en eller anden form for biologisk aktivitet. Desværre har undersøgelser vist, at disse bærere også langt fra at bruge patientens egen knogle.

blodprodukter
et andet område af bioteknologisk interesse er brugen af blodprodukter såsom blodpladegeler, der tages fra patientens eget blod. Dette gelignende materiale skabes ved at isolere en koncentration af blodplader, som er vigtige koagulationsfaktorer; fra patientens eget blod. Blodpladegelen indeholder mange vækstfaktorer, der kan hjælpe med knogledannelse og kan spille en nøglerolle i dannelsen og modningen af knoglet spinalfusion. Fordelen ved at bruge blodpladegeler er, at de let fjernes fra patientens blod med meget få komplikationer. Den største ulempe er, at de ikke indeholder osteoinduktive proteiner, hvilket betyder, at de ikke er stærke nok stimulanter til at inducere knogledannelse. De kan bruges som transplantatforlængere, men ikke transplantatudskiftninger. Alle ovennævnte produkter har ikke vist sig at være så effektive som at bruge patientens egen autogene knogle til spinalfusion. De betragtes alle som transplantatforlængere og kan supplere patientens eget knogletransplantat, men bør ikke bruges i stedet for patientens egen knogle.

Knoglemorfogenetiske proteiner
den næste kategori af produkter betegnes vækst-og differentieringsfaktorer. Disse er meget kraftige stimulanser til knogledannelse og kan bruges som transplantatudskiftninger. Disse proteiner spiller en nøglerolle i kroppens egen naturlige knogledannende proces og findes naturligt på steder med spinalfusion. Disse proteiner kan produceres, koncentreres og placeres i kroppen i områder, hvor knogledannelse er nødvendig og er kraftige nok til at stimulere knogledannelse uden behov for at tage patientens egen knogle. Disse proteiner blev opdaget af Dr. Marshall Urist, en ortopædkirurg ved UCLA Institut for ortopædkirurgi i Los Angeles, CA. Gennem sit banebrydende arbejde opdagede han disse proteiner og kaldte dem knoglemorfogenetiske proteiner eller bmp ‘ er.

der findes flere forskellige BMP ‘ er naturligt i kroppen, og mange spiller en kritisk rolle i knogledannelse. De mest lovende proteiner er BMP – 2 og BMP-7. Disse to proteiner er blevet grundigt undersøgt hos dyr og mennesker med meget lovende resultater. Begge proteiner har vist sig med succes at stimulere spinalfusion lige eller endda overlegen til autogent knogletransplantat. De opnår dette ved at stimulere “regelmæssige” celler til at blive til knogledannende celler. Dette resulterer igen i en solid spinalfusion. BMP-2, den mest omfattende undersøgte vækstfaktor, har vist sig at opnå spinalfusioner hurtigere og med højere succesrater, når de anvendes alene sammenlignet med at bruge patientens autogene knogletransplantat. Brugen af BMP-2 i spinalfusioner eliminerer behovet for at tage patientens egen knogle såvel som bivirkningerne og potentielle komplikationer ved podningsproceduren. BMP – 2 har modtaget foreløbig FDA-godkendelse og vil sandsynligvis være den første vækstfaktor, der er tilgængelig til generel brug hos humane patienter til spinal fusion.

rhBMP-2 har for nylig modtaget clearance fra Food and Drug Administration (FDA) til specifikke anvendelser. Kontakt din kirurg for at lære, om du er kandidat.

kommentar af Iain Kalfas, MD

denne artikel beskriver kort, men nøjagtigt den aktuelle status for knoglefusionsteknologi og dens anvendelse på rygmarvskirurgi. Selvom en omfattende erfaring med brugen af autograft har vist vellykkede resultater med at opnå en solid spinalfusion, har de negative aspekter ved høst af patientens egen knogle ført forskere og klinikere til at undersøge nye og mindre invasive måder at opnå lignende resultater på. Forskning inden for knoglefysiologi og biokemi udvikler sig hurtigt, og som forfatteren påpeger, kan det i sidste ende hjælpe med at minimere omfanget af større spinalfusionskirurgier i fremtiden.