Bentransplantat: nya utvecklingar

många ryggradssjukdomar som behandlas med kirurgi kräver ett förfarande som kallas spinalfusion. Spinal fusion är sammanfogning eller smältning av en eller flera ryggkotor för att minska smärta och stabilisera ryggraden. Under en spinal fusion kan en mängd olika implantat, skruvar och burar användas för att förbättra fusionen. Fusionen anses emellertid endast framgångsrik när benen växer samman biologiskt och bildar en fast massa.

för att uppnå denna biologiska fusion måste bentransplantat eller andra biologiska produkter som främjar bentillväxt användas. För närvarande finns det många olika typer av biologiska läkemedel som kirurger kan använda för att uppnå fast spinal fusion. Det är mycket viktigt för patienter och kirurger att förstå alla alternativ och hur var och en av dessa biologiska läkemedel fungerar. Eftersom framgången för varje varierar, måste noggrant övervägande användas när man väljer ett transplantatmaterial.Autogent bentransplantat
guldstandarden för bentransplantation tar patientens eget ben. Detta kallas autogent bentransplantat. Detta innebär att kirurgen vid operationen gör ett separat snitt och tar en liten bit ben från ett område i kroppen där det inte behövs. Vanligtvis tas autogena bentransplantat från bäckenet eller iliac crest. Autogen bentransplantation har utmärkta fusionshastigheter och har blivit den standard som alla andra biologiska ämnen mäts. Många kirurger föredrar autogena bentransplantat eftersom det inte finns någon risk för att kroppen avvisar transplantatet eftersom det kom från patientens egen kropp.

det finns nackdelar med autogen bentransplantation inklusive behovet av ytterligare snitt, smärta och ömhet som ofta varar bra efter operationen är läkt, liksom möjliga komplikationer som ökad blodförlust och förlängd tid i operationssalen. Komplikationer som dessa förekommer hos cirka 10% -35% av patienterna och varierar i svårighetsgrad. Även när man använder en patients eget ben uppnås inte alltid 100% fusionshastigheter, varför andra fusionstekniker har utvecklats.

allograft bentransplantat
i ett försök att minimera problemen med att ta patientens eget ben har ett antal andra fusionstekniker utvecklats som använder biologiska produkter som bentransplantatförlängare eller som bentransplantatersättningar. En vanlig källa till bentransplantat ersättning eller extender är användningen av allograft ben. Ett allograft bentransplantat är ben som skördas från kadaver eller avlidna individer som har donerat sitt ben för användning vid behandling av levande patienter. Detta används ofta i många former för spinal fusioner som sträcker sig från cervical interbody fusioner till lumbar interbody fusioner och kan ge utmärkt strukturellt stöd.

nackdelen med allograft strukturellt ben är att det inte främjar bentillväxt mycket bra och därför är mycket svagt för att stimulera en ryggradsfusion. Även om det används framgångsrikt för fusioner på kort nivå i livmoderhalsen, är det inte ett tillräckligt kraftfullt biologiskt stimulansmedel för att vi framgångsrikt ska kunna använda detta för att uppnå en ryggradsfusion i bröstkorgs-eller ländryggen. Studier har visat att när man använder allograftben som det enda transplantatmaterialet är fusionshastigheterna i bröstkorgs-och ländryggen extremt dåliga och felfrekvensen är mycket hög.

demineraliserad benmatris
ibland kan allograftben demineraliseras, en process genom vilken några av proteinerna som stimulerar benbildning extraheras från benet. Dessa proteiner bearbetas och finns i olika former. Denna typ av produkt kallas demineraliserad benmatris och kan lätt användas i stället för eller som en förlängare till patientens eget ben. Även om det framgångsrikt har smält ryggraden i djurstudier, finns det inget bevis på att detta är en kraftfull stimulans för att framgångsrikt smälta en mänsklig ryggrad och rekommenderas därför inte för användning utan tillsats av patientens eget ben. Det rekommenderas endast som en bentransplantatförlängare och inte en ersättning.

andra Transplantatförlängare
det finns flera ämnen som keramik, kalciumfosfater och andra syntetiska material som har liknande biomekaniska egenskaper och struktur som kadaverben; de är emellertid inte biologiskt aktiva och stimulerar inte en spinal fusion av sig själva. Dessa produkter rekommenderas för närvarande endast för användning som bentransplantatförlängare. Det har nyligen varit intresse för överladdning av dessa material genom att tillsätta benmärgsaspirat. Detta är ett förfarande där benmärgsceller tas upp i en spruta och blötläggs på den strukturella bäraren, såsom keramiken eller kadaverbenet. Eftersom dessa produkter i sig inte är biologiskt aktiva kan tillsatsen av patientens benmärgsceller ge dem mer biologisk aktivitet. Detta testas för närvarande; det finns dock inga bra långsiktiga studier på människor som visar att detta är effektivt för att stimulera spinalfusion. Hittills har resultaten visat att denna teknik är sämre än att använda patientens eget autogena bentransplantat. Det finns flera syntetiska bärare som utvecklas som också kommer att behöva stimulering med benmärgsceller för att ha någon typ av biologisk aktivitet. Tyvärr har studier visat att dessa bärare också faller långt ifrån att använda patientens eget ben.

blodprodukter
ett annat område av biotekniskt intresse är användningen av blodprodukter som blodplättgeler som tas från patientens eget blod. Detta gelliknande material skapas genom att isolera en koncentration av blodplättar, vilka är viktiga koagulationsfaktorer; från patientens eget blod. Trombocytgelen innehåller många tillväxtfaktorer som kan hjälpa till vid benbildning och kan spela en nyckelroll i bildandet och mognaden av benformig spinalfusion. Fördelen med att använda blodplättgeler är att de lätt avlägsnas från patientens blod med mycket få komplikationer. Den stora nackdelen är att de inte innehåller osteoinduktiva proteiner, vilket innebär att de inte är tillräckligt kraftfulla stimulanser för att inducera benbildning. De kan användas som transplantatförlängare men inte transplantatersättningar. Alla produkter som diskuterats ovan har inte visat sig vara lika effektiva som att använda patientens eget autogena ben för spinalfusion. De betraktas alla som transplantatförlängare och kan komplettera patientens eget bentransplantat men bör inte användas istället för patientens eget ben.

Benmorfogenetiska proteiner
nästa produktkategori kallas tillväxt-och differentieringsfaktorer. Dessa är mycket kraftfulla stimulanser för benbildning och kan användas som transplantatersättningar. Dessa proteiner spelar en nyckelroll i kroppens egen naturliga benbildande process och finns naturligt på platser för spinalfusion. Dessa proteiner kan produceras, koncentreras och placeras i kroppen i områden där benbildning behövs och är tillräckligt kraftfulla för att stimulera benbildning utan att behöva ta patientens eget ben. Dessa proteiner upptäcktes av Dr. Marshall Urist, en ortopedisk kirurg vid UCLA Institutionen för Ortopedisk Kirurgi i Los Angeles, CA. Genom sitt banbrytande arbete upptäckte han dessa proteiner och kallade dem benmorfogenetiska proteiner, eller BMP.

det finns flera olika BMP: er naturligt i kroppen och många spelar en avgörande roll i benbildning. De mest lovande proteinerna är BMP-2 och BMP-7. Dessa två proteiner har studerats omfattande hos djur och människor med mycket lovande resultat. Båda proteinerna har visat sig framgångsrikt stimulera spinalfusion lika eller till och med överlägset till autogent bentransplantat. De åstadkommer detta genom att stimulera ”vanliga” celler att förvandlas till benbildande celler. Detta resulterar i sin tur i en fast spinalfusion. BMP-2, den mest omfattande studerade tillväxtfaktorn, har visat sig uppnå spinalfusioner snabbare och med högre framgångsnivåer när de används ensamma jämfört med att använda patientens autogena bentransplantat. Användningen av BMP-2 i ryggmärgsfusioner eliminerar behovet av att ta patientens eget ben samt biverkningar och potentiella komplikationer av ympningsförfarandet. BMP – 2 har fått preliminärt FDA-godkännande och kommer sannolikt att vara den första tillväxtfaktorn som är tillgänglig för allmän användning hos humana patienter för spinalfusion.

rhBMP – 2 har nyligen fått godkännande från Food and Drug Administration (FDA) för specifika användningsområden. Kontakta din kirurg för att lära dig om du är kandidat.

kommentar av Iain Kalfas, MD

denna artikel beskriver kortfattat men exakt den aktuella statusen för benfusionsteknik och dess tillämpning på ryggradskirurgi. Även om en omfattande erfarenhet av användning av autograft har visat framgångsrika resultat för att uppnå en solid ryggradsfusion, har de negativa aspekterna av att skörda patientens eget ben lett forskare och kliniker att undersöka nya och mindre invasiva sätt att uppnå liknande resultat. Forskning inom benfysiologi och biokemi fortskrider snabbt och, som författaren påpekar, kan så småningom bidra till att minimera omfattningen av stora spinalfusionsoperationer i framtiden.