خلاصه فناوری
استئونکروز سر استخوان فمور یا سیاهشدگی سر استخوان ران، معمولاً در دهه سوم تا پنجم، زندگی بیماران را تحت تأثیر قرار میدهد. در این بیماری، خونرسانی به سر استخوان (اپیفیز) ران مختل میشود و باعث ایجاد استئونکروز، کندرونکروز و در نهایت منجر به ناهنجاری پیشروندهای در سر استخوان ران خواهد شد. این ناهنجاری، موجب کلاپس سر استخوان ران و تخریب مفصل ران میشود. در حال حاضر، روش درمانی ارجح برای بیماری پرتس همچنان مورد بحث است و درمان پذیرفتهشده مراحل پایانی بیماری استئونکروز سر استخوان ران، جراحی تعویض مفصل ران میباشد. هدف از درمان بیماری پرتس، به حداقل رساندن ناهنجاری سر استخوان فمور و در نتیجه کاهش خطر ابتلا به استئوآرتریت ثانویه در مراحل بعدی زندگی فرد است. تعویض مفصل ران، روشی است که عوارض و همچنین بار اقتصادی قابلتوجهی را برای بیمار و سیستم مراقبتهای بهداشتی به همراه دارد. از دیگر روشهای درمان در پزشکی بازساختی، سلولدرمانی است. سلولهای بنیادی از ظرفیت منحصربهفردی برای تجدید خود و تمایز به انواع سلولهای بالغ برخوردار هستند که این خصوصیات به سلولهای بنیادی اجازه میدهد تا در هموستاز بافتها و اندامها در هنگام بهبودی و نیز ترمیم بافت نقش مهمی داشته باشند. میتوان با استفاده از سلولهای مزانشیمی و تمایز آنها به سلولهای استئوبلاست که نقش ترمیم و بازسازی استخوان را برعهده دارند، به درمانهای نتیجهبخش در درمان استئونکروز سر استخوان ران دستیافت.
هدف اصلی این طرح، تولید محصول سلولدرمانی آلوژنیک، حاوی سلولهای بنیادی پرتوان (pluripotent) و استئوبلاست همراه با یک فاکتور رشد میباشد. این محصول به طور مؤثری باعث بروز استئوژنز میشود. این محصول میتواند منجر به القاء تشکیل استخوان جدید و جلوگیری از کلاپس سر استخوان ران در مراحل اولیه بیماری پرتس، در مدل آسیب عروقی خرگوشهای نوجوان شود. همچنین این محصول پس از گذراندن مراحل پیشبالینی، میتواند در درمان بیماری پرتس در انسان کمککننده باشد.
خروجی کمی این طرح، ساخت محصول سلولدرمانی آلوژنیک بر پایه سلولهای بنیادی مزانشیمی، استئوبلاست و فاکتور رشد و کمکدهنده استئوژنز قابل تزریق برای بیماران در حجم حدودی 30 الی ۵0 سیسی با ماندگاری در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد قبل از تزریق میباشد.
استخوانزایی ناکامل یا اختلال استخوانزایی که به آن بیماری استخوان شکننده و استئوژنز ایمپرفکتا (Osteogenesis imperfecta) هم گفته میشود.
ضرورت مسئله
تخمین زده میشود که سالانه ۲۰،۰۰۰ تا ۳۰،۰۰۰ بیمار جدید مبتلا به استئونکروز سر استخوان ران در ایالات متحده تشخیص داده شده و 5 الی 12 جراحی از بین جراحیهای مفصل ران بر اساس این تشخیص انجام میشود. اگرچه چندین عامل خطر مشخص شده است، اما پاتوژنز استئونکروز به طور قطعی روشن نشده است. این بیماری به طور معمول از یک روند پیشرونده پیروی میکند که منجر به کلاپس سر استخوان ران و تخریب مفصل ران میشود.
بیماریزایی، (Pathogenesis) کلاپس سر استخوان ران در مرحله پایانی، نیاز به تعویض مفصل ران دارد. این روش درمانی که عوارض پایینتر و همچنین بار اقتصادی کمتری را برای بیمار و سیستم مراقبتهای بهداشتی به همراه دارد. دبریهای بافتی مرده، نرم و با فیبر جایگزین میشوند.
این بافتها بعداً با بافت چربی، خونساز و استخوان جایگزین خواهند شد. خواص مکانیکی استخوان تازه شکلگرفته، از لحاظ appositional and intramembranous bone دچار کمبود است. فعالیتهای عادی انجامشده باعث وارد آمدن فشار بر روی سر استخوان فمور میشوند، این سر استخوان تضعیفشده دفرمه میشود و در نهایت تغییرات استئوارتریت روی آن اعمال میشود.
بیماری (LCPD) یک نوع شایع استئونکروز سر استخوان فمور در کودکان با علت ناشناخته (ایدیوپاتیک) است که در آن خونرسانی به اپیفیز استخوان فمور مختل میشود و باعث ایجاد استئونکروز و کندرونکروز میشود که منجر به ناهنجاری پیشروندهای در سر استخوان ران خواهد شد. میزان بروز LCPD بهازای هر ۱۰۰،۰۰۰ کودک ۸۴/۲ میباشد.
مطالعات فعلی حاکی از آن است که درمان جراحی احتمال ترمیم سر استخوان ران را افزایش میدهد، اما میزان این پیشرفت اندک است و تعداد جراحی مورد نیاز برای درمان، به دلیل اثر درمانی متوسط همچنان بالا است.
اکتساب دانش فنی بهکارگیری سلولهای بنیادی در درمان بیماری پرتس، یک روش سلولدرمانی آلوژنیک است که برپایه سه اصل بازسازی بافتی تولید خواهد شد. این محصول در نهایت حاوی سلولهای بنیادی پرتوان، سلولهای بنیادی استئوبلاست و یک فاکتور رشد به نام BMPاست که بهطور مؤثرتری باعث استئوژنز میشود و درنهایت این محصول میتواند آنژیوژنز و عروقرسانی بافتی را بهبود بخشد. این محصول میتواند روند درمان بیماری پرتس و به طور کلی استئونکروز سر استخوان ران را متحول کرده و از یک مسیر تهاجمی به یک مسیر درمانی دارویی با تهاجم بسیار کمتر تغییر دهد.
مسئله اصلی تحقیق
نکته اساسی و کلیدی در درمان بیماری پرتس بهبود فرایندهای رگزایی و استخوانزایی در استخوان نکروتیک در قسمت اپیفیز سر استخوان ران است؛ بنابراین بسیار مطلوب است که روشهایی توسعه یابند که از کلاپس سطح مفصل جلوگیری کنند، ترمیم استخوان را بهبود بخشند و باعث جلوگیری از نیاز به تعویض مفصل ران شوند.
پزشکی بازساختی، روش نوین درمانی میباشد که با استفاده از سلولهای بنیادی به بازسازی سلولهای ازدسترفته میپردازد و امروزه در درمان بسیاری از بیماریها از آن استفاده میشود. سلولدرمانی نقش بسزایی در پزشکی بازساختی دارد.
سلولهای بنیادی از ظرفیت منحصربهفردی برای تجدید خود و تمایز به انواع سلولهای بالغ برخوردار هستند. این خصوصیات به سلولهای بنیادی اجازه میدهند تا در هموستاز بافتها و اندامها در هنگام بهبودی و نیز ترمیم بافت نقش مهمی داشته باشند.
بهدلیل آنکه استئونکروز احتمالاً بیماری سلولهای مزانشیمی یا سلولهای استخوانی است، این احتمال مطرح میباشد که استفاده از مغز استخوان که حاوی سلولهای استئوژنیک است در درمان بیماری پرتس میتواند مفید باشد. سلولهای بنیادی، خاموش و در طول عمر پایدار هستند. خصوصیات بیوشیمیایی مخصوص به خود را دارند و در بافتهای مختلف در مخزنهای محافظتشده قرار میگیرند. سلولهای شبه فیبروبلاست که میتوانند از بافتهای مختلف جدا شوند و در شرایط آزمایشگاهی گسترش پیدا کنند، میتوانند به استخوان، غضروف و بافت چربی تمایز پیدا کنند. امروزه، سلولهای بنیادی مزانشیمی بهعنوان اولین منبع مرجع سلول برای تحقیقات و کاربردهای درمانی در زمینه طب ترمیمی تبدیل شدهاند. همچنین استئوبلاستها، سلولهای تشکیلدهنده استخوان هستند که از سلولهای بنیادی مزانشیمی مشتق میشوند.
کشت آزمایشگاهی استئوبلاستها از اجزای اصلی تحقیق درمورد تشکیل استخوانها است و تکنیک مهم و گسترده را برای مطالعه عملکرد استئوبلاستها فراهم میکند. سرانجام سلولهای استئوبلاست میتوانند در کشتهای همزمان مورد مطالعه قرار گیرند تا برهمکنشهای بین سلولی آشکار شوند.
بهنظر میرسد میتوان از سلولهای مزانشیمی و تمایز آنها به سلولهای استئوبلاست که نقش ترمیم و بازسازی استخوان را برعهده دارند، به درمانهای نتیجهبخش در بیماری پرتس دستیافت. این طرح در 3 فاز اصلی اجرایی میشود:
1) فاز اول: کشت سلول
هدف: جداسازی، کشت، شناسایی و تهیه سلولهای بنیادی مزانشیمی و استئوبلاست
2) فاز دوم: مدلسازی حیوانات
هدف: شبیهسازی، استانداردسازی و طبقهبندی مدل حیوانات LCPD
3) فاز سوم: مهندسی بافت در مدل حیوانی بیماری پرتس
هدف: ارزیابی اثربخشی و ایمنی سلولدرمانی در مدل LCPD
مسئله اصلی تحقیق، بررسی کارایی، ایمنی و نتایج استفاده از محصول سلولدرمانی آلوژنیک حاوی سلولهای بنیادی پرتوان (pluripotent) و استئوبلاست، همراه با BMP (بهعنوان یک فاکتور رشد که به طور مؤثری باعث بروز استئوژنز میشود) است که در ترکیب با تکنیک جراحی core decompression، با هدف تولید محصول تجاری، جهت درمان کمتهاجم بیماری پرتس استفاده میشود. این روش میتواند منجر به القاء تشکیل استخوان جدید و جلوگیری از کلاپس اپیفیز استخوان ران در مراحل اولیه نکروز ایسکمیک اپیفیزیال سر فمور در مدل آسیب عروقی در خرگوشهای نوجوان شود. همچنین پیشبینی میشود که روش پیشنهادی میتواند باعث تسکین درد، بهبود عملکرد، بهبود نتایج کلینیکی و به تأخیر افتادن کلاپس سر استخوان ران بهمنظور کاهش خطر ابتلا به استئوآرتریت دژنراتیو ثانویه در ادامه طول زندگی شود.
درباره تیم پژوهشی
نام و نام خانوادگی |
رشته/ مقطع تحصیلی |
همکار/مشاور طرح |
وضعیت و محل اشتغال فعلی |
محمدحسین نبیان |
پزشک، دکتری تخصصی جراحی ارتوپدی |
مجری |
عضو هیئتعلمی دانشکده پزشکی دانشگاه تهران |
لیلا اوریادی زنجانی |
پزشک، دکتری تخصصی جراحی ارتوپدی |
همکار |
عضو هیئتعلمی دانشکده پزشکی دانشگاه تهران |
محمدنقی طهماسبی |
پزشک، دکتری تخصصی جراحی ارتوپدی |
همکار |
عضو هیئتعلمی دانشکده پزشکی دانشگاه تهران |
معصومه فیروزی |
دکتری ژنتیک سلولی و مولکولی |
همکار |
عضو هیئتعلمی دانشکده ژنتیک دانشگاه تهران |
مهدی اسدی |
دانشجوی دکتری حرفهای پزشکی |
همکار |
دانشجوی دکتری حرفهای پزشکی |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی
مجری اصلی طرح، عضو هیئتعلمی دانشکده پزشکی دانشگاه علومپزشکی تهران و مدیر مرکز تحقیقات میانرشتهای کاربردی ارتوپدی دانشگاه تهران میباشند همچنین در حال حاضر بهعنوان معاون پژوهشی بخش ارتوپدی بیمارستان شریعتی تهران مشغول به کار هستند. ایشان طی یک دوره بهعنوان رزیدنت برتر در دانشکده پزشکی دانشگاه تهران انتخاب شدهاند و دو بار عنوان استاد برتر دانشکده پزشکی دانشگاه تهران (جایزه ابنسینا) را کسب کردهاند. دوره فوقتخصصی جراحی ارتوپدی اطفال و دوره پژوهشی در پزشکی بازسازی (Regenerative medicine) را در فرانسه و بیمارستان رابرت دبره گذراندهاند.
در حال حاضر ایشان تجربه بیش از 8 سال پژوهش در مبحث پزشکی بازساختی ارتوپدی و بیش از 30 مقاله ISI چاپ شده در این حوزه را دارند. هماکنون ایشان بیش از 20 پروژه تحقیقاتی مصوب در زمینه پزشکی بازساختی ارتوپدی با تمرکز بر بازسازی و بهبود 6 بافت اصلی ارتوپدی (استخوان، تاندون، عصب، عضله، غضروف و پوست) را در حال انجام دارند. بسیاری از پروژههای دکتر نبیان با هدف ایجاد یک محصول کاربردی، آغاز و اجرایی شدهاند که از جمله آنها میتوان به "آلوگرفت آسلولار عصب" اشاره نمود.
- دکتر لیلا اوریادی زنجانی:
ایشان همکار طرح، عضو هیئتعلمی دانشکده پزشکی دانشگاه علومپزشکی تهران و معاون آموزشی گروه ارتوپدی بیمارستان شریعتی تهران، دوره فوقتخصصی جراحی دست و شانه و همچنین دوره پژوهشی در پزشکی بازسازی را در دانشکده پزشکی پاریس گذراندهاند. ایشان با تمرکز بر جراحی و پژوهش در حوزه فلج ارب کودکان بیش از 60 مقاله چاپ شده ISI در معتبرترین مجلات دارند. حوزه پژوهشی دکتر زنجانی در بازسازی عصب و همچنین محصولات کاربردی در حوزه فلج ارب کودکان میباشد.
ایشان همکار طرح، عضو هیئتعلمی دانشکده پزشکی دانشگاه علومپزشکی تهران و مسئول پروژههای سلولی مرکز تحقیقات شفا بیمارستان خاتمالانبیا تهران، فوقتخصص جراحی زانو از دانشکده پزشکی لندن و تجربههای اجرایی در سمتهای ریاست بیمارستان شریعتی تهران، عضو کمیته فرصتهای مطالعاتی وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی و همچنین عضو هیئت تحریریه مجله Acta Medica Iranica، دارای سوابق پژوهشی در حوزه پزشکی بازسازی در کشور انگلستان و چاپ بیش از 40 مقاله ISI در حوزه بیماریهای زانو و بازسازی مفصل زانو میباشند.
مزایا
- درمان با تهاجم کمتر بیماران مبتلا به پرتس
- حفظ سراستخوان ران بیماران مبتلا به پرتس و عدم نیاز به تعویض مفصل ران
- کاهش هزینه سبد درمانی بیمار و کاهش هزینه تحمیلی به سیستم درمان
- تولید محصول انحصاری و اولین محصول سلولدرمانی آلوژنیک در استئونکروز سر استخوان فمور
کاربرد
کاربرد محصول نهایی، در ترمیم استخوانسازی بیماری استئونکروز سر استخوان ران است. در صورتی که این محصول به تولید و تجاریسازی برسد، بهعنوان یک محصول انحصاری در درمان بیماری پرتس و دیگر بیماریهایی که در روند درمانی، نیاز به استخوانسازی و رگزایی دارند شناخته میشود. همچنین ساخت این محصول میتواند مسیر تولید محصولات سلولدرمانی در کشور را هموارتر کند.
خروجیهای مورد انتظار تحقیق
- ساخت محصول سلولدرمانی آلوژنیک بر پایه سلولهای بنیادی مزانشیمی، استئوبلاست و فاکتور رشد و کمکدهنده استئوژنز قابل تزریق برای بیماران در حجم حدودی 30 الی 50 سیسی با ماندگاری در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد قبل از تزریق
- بهبود شاخصهای استئوژنز پس از کارآزمایی حداقل به میزان 90 درصد که شامل موارد زیر است:
- The bone mineral density (BMD)
- Bone tissue volume fraction (BV/TV)
- Structure model index (SMI)
- Connective density (Conn. D.)
- Trabecular number (Tb. N)
- Trabecular thickness (Tb. Th)
هزینه و زمان اجرای طرح
- هزینه اجرای طرح حدود 700 میلیون تومان برآورد میشود.
- مدتزمان اجرای طرح حدود 18 ماه برآورد میشود.
تسهیم مالکیت فکری
- مالکیت معنوی: مشارکتکننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکتکننده در ژورنالهای داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانسها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دستاندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتابدهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و با توجه به سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعهدهنده، سهم مالکیت قابل مذاکره و توافق است).
ارتباط با ما
شماره تماس:
021-88486498
اینستاگرام:
iran.challenges@