Enhance bone regeneration and implant fixation by novel substitute with combined angiogenic and osteogenic factors in animal models

 

Den overordnede strategi for dette ph.d.-projekt er at bruge vores store erfaring inden for stamceller, til både at kombinere og sammenligne med proteinet VEGF (vascular endothelial growth factor) for at stimulere knogledannelse. Dette VEGF protein er kendt for at kunne danne nye blodkar, og derved generere mere blod til de områder at kroppen, som mangler. Det er et naturligt protein i menneskekroppen som bliver udskilt til væv som er i blodmangel.

Udover at danne blodkar i kroppen, hjælper det også vores stamceller med at omdanne sig til knogleopbyggende celler (osterblaster). Stamceller kan danne mange forskellige væv i kroppen afhængig af det miljø hvor de bliver placeret, og hvilke inputs de får. Dette kan være alt fra fedtceller, muskelceller, muskelsener osv.

 

Med dette projekt ønsker vi at skabe et alternativ til den nuværende guldstandard for kritiske knogledefekter – hvilket er knogle som er høstet fra andre patienter (allograft). Udbuddet på dette kan ikke følge med efterspørgslen, og dette giver et behov for et knogledannende metode, som kan skaleres i større mængder. Ligeledes at optimere indholdet af normale ortopædkirurgiske implantater, for at kunne nedsætte komplikationsrisikoen i efterforløbet.

 

Disse studier vil blive testet på normale hunfår, samt på får med knogleskørhed. Knogleskørheden opnås ved at give dyrene injektioner med binyrebarkhormon i 7 måneder, en specieldiæt med meget lavt kalkindhold, samt fjernelse af æggestokke, hvilket tilsammen bevirker at fårene går i overgangsalderen.

 

Frigivelsen af VEGF fra vores implantater, sker via en coatning, som kan udskille VEGF i mindre doser over længere tid. Det kan sammenlignes med designet i fx et nikotinplaster eller en p-stav. Normalt forsvinder 50 % af VEGF proteinet efter 4 timer, og derfor er brugen af VEGF afhængig af verificerede udskillelsesmetoder.

Vi har lavet et testforsøg på får (Fig. 1) som viser effekten af VEGF i denne sammenhæng uden stamceller. Her kan man tydeligt se hvordan fårets knogle bliver tiltrukket af implantatet pga. VEGF (Fig 1 (E)). I dette forsøg har observationstiden kun været 8 uger og med samme lav dosis af VEGF som vi brugte i mus.

 

Dette Ph.d. projekt sker i samarbejde med Det Kinesiske Universitet i Hong Kong (CUHK) hvoraf et af studierne vil forløbe over 1 år. Dette studie vil kombinere nedbrydeligt magnesium med VEGF udskillelse, og hvis disse komponenter kan kombineres, vil man kunne sikre en optimal knogledannelse, hvor metallet der bliver indsat under operation, vil kunne nedbryde sig selv over tid.

 

Afslutningsvis vil dette ph.d. projekt fokusere på den hårde del af knoglen. Normal knogle opdeler man i blød (trabekulær) og hård (kortikal) knogle. For at blive klogere på hvad det er der giver styrken i en knogle har vi etableret et samarbejde med Klinisk Cellebiologisk afdeling i Vejle. Vi vil analysere den kortikale knogle fra knogleskøre får efter langvarig steroidbehandling, og sammenligne med normal fåreknogle, for at belyse knoglens udvikling og ændring i henhold til styrke og kvalitet.

 

Ældre mennesker bliver en større og større del af vores population, og gruppen af ældre +65 år forventes ifølge Danmark Statistik af stige med 60% i år 2050. (http://www.dst.dk/pukora/epub/Nyt/2010/NR219.pdf)

Derfor er forskningen nødt til at målrette sit fokus efter den samfundsproblematik vi står overfor, dette ved bl.a. at fokusere på at nedsætte komplikationsrisikoen, mindske indlæggelsestiden og få en hurtigere aktivering af genoptræningsforløb. Dette vil både være en stor samfundsøkonomisk gevinst, men også sikre et langt bedre forløb for patienterne – herunder specielt de ældre.

 

Dette ph.d. projekt er et samarbejde imellem Det Kinesiske Universitet i Hong Kong (CUHK), Forskningscenteret for Aldring og Osteoporose, Rigshospitalet, Glostrup, samt med inddragelse fra Klinisk Cellebiologisk afdeling, Center Lillebælt, Vejle.

Chris Halling Dreyer