Treatment of long-bone pseudarthrosis using a plasmid construct encoding VEGF and BMP-2: a pilot study

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Ложным суставом (псевдоартроз) считается патологическое состояние, при котором происходит нарушение непрерывности трубчатой кости с появлением подвижности в несвойственных ей отделах, как правило, после травмы. Определённые анатомические области, такие как плечевая, бедренная и большеберцовая кость, как известно, имеют более высокую частоту несрастания, чем другие. Частота таких осложнений составляет порядка 7–10% случаев всех переломов, при этом сложные переломы предрасполагают к повышенному риску несрастания [1]. Для выявления ложного сустава обычно достаточно проведения рентгенографии кости в двух или более проекциях. В некоторых случаях для более точной диагностики и уточнения локализации, распространённости патологического процесса, а также для изучения структуры кости и окружающих её мягких тканей используются рентгеновская компьютерная томография (РКТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ). Стоит отличать замедленное сращение перелома от формирования ложного сустава. О замедленном сращении говорят, когда определённые сроки консолидации для данного конкретного перелома превышены, однако процесс перестройки костной мозоли медленно, но продолжается. Псевдоартроз — это состояние, при котором происходит стойкое нарушение непрерывности кости, в результате чего возникает патологическая подвижность, края костных отломков склерозированы, утрачивается опорно-механическая функция. Предрасполагающими к развитию ложного сустава факторами являются открытый тип перелома, задержка нагрузки на конечность, неудачная внутренняя фиксация, инфекция, остеопороз [2]. Ложные суставы представляют значимую экономическую проблему, связанную с большими затратами на лечение пациентов, длительными сроками лечения и реабилитации [3].

В большинстве случаев пациентам с этими осложнениями требуется проведение оперативного вмешательства, которое нередко оказывается повторным или даже многократным. В таких условиях возникают нарушения локальной микроциркуляции в области перелома, а также трофические нарушения, что приводит к состоянию остеогенной недостаточности и, как следствие, к формированию костного дефекта в зоне псевдоартроза.

Тактика оперативного лечения ложных суставов длинных трубчатых костей зависит от вида ложного сустава (гипертрофический, атрофический / олиготрофический), а также от дефекта кости [4]. При гипертрофическом ложном суставе бывает достаточно проведения соответствующего вида остеосинтеза (накостного, интрамедуллярного, аппаратного) [5–7]. В случае атрофического / олиготрофического ложного сустава, а также при наличии костного дефекта приходится прибегать к методам костной пластики [8].

Костная пластика не только позволяет заполнить дефект кости, но и является пусковым моментом регенерации костной ткани, восстановления микроциркуляции за счёт вносимых вместе с трансплантатом биологически активных молекул в зону остеогенной недостаточности. Исследования последних лет направлены на поиск оптимальных вариантов исполнения хирургической техники костной пластики. Наиболее перспективным представляется применение комбинированного подхода, заключающегося в проведении костной пластики современными остеопластическими материалами, улучшенными посредством внесения в их состав биологических молекул, стимулирующих регенерацию костной ткани. Наиболее изученными факторами, стимулирующими регенерацию костной ткани, на сегодняшний день являются костные морфогенетические белки (bone morphogenetic proteins, BMP), преимущественно BMP-2, и сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF). BMP-2 является одним из основных индукторов и регуляторов образования хрящевой и костной ткани в эмбриональном и постнатальном периодах в ходе репаративного остеогенеза и поддерживает гомеостаз костной ткани [9, 10]. BMP-2 индуцирует дифференцировку остеобластов из клеток-предшественниц в ходе как энхондрального, так и мембранозного остеогенеза.

Применение VEGF для стимуляции остеорегенерации связано с тем, что данный фактор стимулирует рост сосудов, являющихся ключевым фактором остеогенеза. VEGF способствует привлечению и дифференцировке клеток-предшественниц, пролиферации эндотелиальных клеток и формированию ими капилляроподобных структур, а также индуцирует экспрессию антиапоптотических белков [11–13]. VEGF вызывает гибель гипертрофических хондроцитов, инициируя процесс энхондрального остеогенеза.

В данной статье представлены результаты лечения 47 пациентов с резистентными и длительно существующими ложными суставами трубчатых костей. На базе Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Казанский федеральный университет» (далее — ФГАОУ ВО КФУ) были получены ген-активированные деминерализованные костные аллотрансплантаты (ГАДКТ), содержащие остеопластический материал и плазмидную конструкцию, которая кодирует гены BMP-2 и VEGF165A, стимулирующие остео- и ангиогенез. Полученные ГАДКТ были использованы для костной пластики у пациентов с ложными суставами в Научно-практическом центре травмы Государственного автономного учреждения здравоохранения «Республиканская клиническая больница Министерства здравоохранения Республики Татарстан» (далее — ГАУЗ РКБ МЗ РТ).

ЦЕЛЬ

Оценить перспективы клинического применения костных трансплантатов, содержащих гены сосудистого эндотелиального фактора роста и костного морфогенетического белка в виде плазмидной конструкции, для лечения пациентов с ложными суставами.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Было проведено одноцентровое проспективное когортное неконтролируемое исследование с оценкой экспериментального оперативного лечения 47 пациентов в период с 2017 по 2023 г.

Критерии соответствия

Критерии включения:

• пациенты с ложными суставами трубчатых костей;
• возраст 18–60 лет;
• наличие подписанного информированного добровольного согласия на участие в исследовании и публикацию медицинских данных в научных целях.

Условия проведения

Исследование результатов лечения пациентов методом костной пластики с применением ГАДКТ при ложных суставах трубчатых костей было проведено в ортопедическом отделении ГАУЗ РКБ МЗ РТ в 2017–2023 гг. в рамках научной программы, одобренной Министерством здравоохранения Республики Татарстан.

В качестве материала для костной пластики использовали деминерализованный костный аллотрансплантат, пропитанный рекомбинантной двухкассетной плазмидной конструкцией pBudKan-coVEGF165A-coBMP2, кодирующей гены VEGF165A и BMP-2.

Плазмидная конструкция pBudKan-coVEGF165A-coBMP2 была получена коллективом ФГАОУ ВО КФУ стандартными методами молекулярной генетики на основе модифицированного двухкассетного вектора рBudCE4.1 (Invitrogen), в который были клонированы кодон-оптимизированные гены VEGF165A и BMP-2. Разработанная плазмидная конструкция ранее продемонстрировала способность стимулировать ангио- и остеогенез in vitro [14]. Конструкция pBudKan-coVEGF165A-coBMP2 была наработана в препаративных количествах в клетках E. coli, очищена методом хроматографии и лиофилизирована. Содержание эндотоксинов не превышало уровень, рекомендуемый ВОЗ для клинического применения [15]. С целью совмещения плазмидной ДНК с материалом для костной пластики её восстанавливали из лиофилизированной формы 0,9% раствором хлорида натрия до концентрации 1 мг/ мл.

В качестве материала для костной пластики и носителя генетической конструкции использовали биоимплантаты из компонентов соединительной ткани для детской и взрослой травматологии и ортопедии по ТУ 9398-001-69101571-2011 размером 10 × 10 × 5 мм. Данные костные блоки получают промышленным способом из аллогенной (человеческой трупной) кости методом деминерализации с последующей лиофилизацией.

Для совмещения с деминерализованным костным матриксом раствор плазмидной ДНК наносили на костные блоки в соотношении 500 мкг на 1 мг матрикса в стерильных условиях и высушивали в течение 12 часов при комнатной температуре. Готовые ГАКДТ хранили в стерильных контейнерах при температуре +4 °С до 12 месяцев.

Продолжительность исследования

Прооперированные пациенты находились под наблюдением в течение 12 месяцев. Контрольные обследования проводили на сроках 2–3, 6 и 12 месяцев после выполненного оперативного вмешательства. Завершили исследование 46 пациентов из 47 прооперированных (один пациент уехал и не выходил на связь). Для анализа результатов лечения применяли метод объективного осмотра (оценивали двигательную функцию и амплитуду движений в смежных суставах) и рентгенологические методы (рентгенография и/или РКТ) на указанных контрольных сроках. Для оценки рентгенологических данных использовали шкалу REBORNE с целью анализа костной перестройки в зоне операции (табл. 1)¹ [16].

 

Таблица 1. Шкала оценки сращения переломов REBORNE

Table 1. Regenerating Bone defects using New biomedical Engineering (REBORNE) score

Балл	Стадия
1	Перелом без изменений*
2	Костная мозоль, но не непрерывная
3	Костная мозоль непрерывная, но перелом всё ещё очевиден
4	Костная мозоль такой же плотности, как и нормальный кортикальный слой
0	Не интерпретируемо / не визуализируется

Примечание. * по сравнению с предоперационными изменениями.

 

Описание медицинского вмешательства

Техника операций в целом не отличалась от стандартных хирургических процедур для соответствующего сегмента поражённой конечности. При необходимости проводили удаление несостоятельных металлоконструкций с последующим удалением рубцовых тканей, дебридментом концов отломков до появления «кровянистой росы», репозицией, оценкой величины костного дефекта. Далее выполняли костную пластику, при которой используемый ГАДКТ помещали в зону ложного сустава перед установкой металлоконструкции или во время неё с последующей компрессией зоны перелома. Как правило, применяли 1–2 (при небольших дефектах) или 3–4 (при больших дефектах) ГАДКТ. Выполняли рентген-контроль. Проводили послойное ушивание раны. Послеоперационный протокол лечения соответствовал анатомическому сегменту, на котором выполнялась операция.

Этическая экспертиза

Исследование было одобрено Локальными этическими комитетами ГАУЗ РКБ МЗ РТ (протокол № 11 от 07.04.2017) и ФГАОУ ВО КФУ (протокол № 3 от 23.03.2017) в соответствии со стандартами Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации с поправками Министерства здравоохранения РФ. От пациентов было получено добровольное информированное согласие на участие в исследовании и публикацию их медицинских данных в научных целях.

Статистический анализ

Статистическую обработку данных проводили с использованием программы SPSS (v.18.0). Для анализа данных применяли точный критерий Фишера, отличия считали значимыми при р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Под наблюдением находились 47 пациентов, пролеченных по поводу несросшихся переломов и ложных суставов длинных трубчатых костей конечностей (табл. 2). Все пациенты были трудоспособного возраста (диапазон — от 18 до 66 лет), их средний возраст составил 45 лет. Всего было 34 мужчины и 13 женщин. Сроки травмы находились в диапазоне от 8 до 20 месяцев, у одного пациента давность травмы составила 36 лет. У 37 пациентов ранее проводилась одна операция по остеосинтезу, у 7 пациентов — две и более операции, у 3 пациентов предшествующих оперативных вмешательств не было. Для предоперационного планирования использовались данные рентгенографии, РКТ и шкала Non-Union Scoring System (NUSS) [17].

 

Таблица 2. Клинико-демографические показатели пациентов

Table 2. Clinical and demographic characteristics of patients

Показатель	Абс.	Процент	Статистика
Пол: мужской женский	34 13	72 28	р < 0,001
Давность травмы	8–20 месяцев — 46 пациентов, 36 лет — 1 пациент
Тип перелома: закрытый открытый	43 4	91 9	р < 0,001
Локализация: ключица плечевая кость кости предплечья бедренная кость большеберцовая кость	8 7 12 9 11	17,0 14,9 25,5 19,4 23,4	Отличий в частоте встречаемости в зависимости от локализации не выявлено
Наличие предшествующих операций: да нет	44 3	94 6	р < 0,001
Тип предшествующей операции (n = 44): пластина АВФ ИШ винты	36 3 4 1	81,8 6,8 9,1 2,3	рпласт.-АВФ < 0,001 рпласт.-ИШ < 0,001 рпласт.-винты < 0,001
Тип ложного сустава: гипертрофический атрофический / олиготрофический	3 44	6 94	р < 0,001
Остеомиелит в анамнезе: да нет	2 45	4 96	р < 0,001
Курение: да нет	31 16	66 34	р = 0,003
Диабет: да нет	6 39	13 87	р < 0,001
Шкала NUSS, баллы: 0–25 26–50 51–75 76–100	0 19 28 0	40 60	р = 0,056

Примечание. АВФ — аппарат внешней фиксации, ИШ — интрамедуллярный штифт.

 

Как видно из данных, приведённых в табл. 2, большинство пациентов составляли мужчины (72%) работоспособного возраста после закрытого перелома (91%) на уровне верхней конечности (58%). У 94% пациентов ранее были операции, в большинстве случаев — погружной остеосинтез. По типу ложного сустава преобладал атрофический / олиготрофический (94%). Неблагоприятные факторы в виде курения отмечались у 66%, сахарный диабет — у 13% пациентов. По шкале NUSS 26–50 баллов (требует более специализированного лечения) отмечались у 19 пациентов, 51–75 баллов (следует искать специализированную помощь и специализированное лечение) — у 28 пациентов.

При контрольном обследовании были получены следующие результаты (табл. 3). На сроке 2–3 месяца после костной пластики с применением ГАДКТ у 96,5% прооперированных пациентов наблюдали рентгенологические признаки формирований костной мозоли. Случаи полной консолидации получены на сроке начиная с 6 месяцев после операции у 41 пациента (89,1%). На сроке 12 месяцев полная консолидация была достигнута у 44 пациентов (95,7%). У двоих пациентов рентгенологически была зафиксирована резорбция ГАДКТ с рецидивом несращения. Следует отметить, что данные пациенты имели фактор риска несращения — курение. После окончания исследования (12 месяцев) данным пациентам провели аутокостную пластику трансплантатом из крыла подвздошной кости с накостным остеосинтезом. На сроке 6 месяцев после повторной операции был достигнут положительный результат лечения (рентгенологически 3 балла по шкале REBORNE).

 

Таблица 3. Результаты по шкале REBORNE у пациентов на разных сроках обследования

Table 3. REBORNE scale results at different follow-up time points

Период (мес.)	Баллы					Статистика
	0	1	2	3	4
2–3	–	2 (4,3%)	18 (39,1%)	26 (56,5%)	–	р1б.-2б. < 0,001 р1б.-3б. < 0,001 р2б.-3б. = 0,098
6	–	–	2 (4,3%)	3 (6,5%)	41 (89,1%)	р2б.-3б. = 0,642 р2б.-4б. < 0,001 р3б.-4б. < 0,001
12	–	–	2 (4,3%)	–	44 (95,6%)	р2б.-4б. < 0,001

 

После окончания исследования на фоне полного сращения ложного сустава у 5 пациентов были выполнены операции по удалению металлоконструкции, что позволило визуально оценить состояние кости в области имплантации ГАДКТ. Это были случаи ложных суставов ключицы (n = 1), бедренной кости (n = 1) и костей предплечья (n = 3). Во всех указанных случаях наблюдали полную перестройку ГАДКТ в костную ткань.

Клинический пример 1

Пациент Н., 49 лет, диагноз — ложный сустав нижней трети левой лучевой кости, давность травмы — 36 лет. Операций не было. Обратился с жалобами на умеренные боли в области левого предплечья. На выполненных рентгенограммах выявлены ложный сустав левой локтевой кости, вторичная деформация лучевой кости (рис. 1, а). От коррекции деформации лучевой кости пациент отказался.

 

Рис. 1. Пациент Н.: a (красный бокс) — рентгенограмма левого предплечья до операции: ложный сустав нижней трети левой локтевой кости, давность 36 лет; b (синий бокс) — рентгенограмма левого предплечья на сроке 9 месяцев после остеосинтеза с применением костной пластики и ген-активированных деминерализованных костных аллотрансплантатов: сформировавшаяся костная мозоль без признаков ложного сустава; c (зелёный бокс) — рентгенограмма левого предплечья после удаления пластины на сроке 18 месяцев после остеосинтеза с применением костной пластики и ген-активированных деминерализованных костных аллотрансплантатов.

Fig. 1. Patient N.: a, (red box) radiograph of the left forearm before surgery: ununited fracture of the distal third of the left ulna, duration 36 years; b, (blue box) radiograph of the left forearm 9 months after osteosynthesis with bone grafting and gene-activated demineralized bone allografts: formed callus without signs of ununited fracture; c, (green box) radiograph of the left forearm after plate removal, 18 months after osteosynthesis with bone grafting and gene-activated demineralized bone allografts.

 

Была выполнена операция: удаление патологической ткани в зоне ложного сустава, костная пластика с применением ГАДКТ, накостный остеосинтез пластиной. На контрольных рентгенограммах на сроке 9 месяцев с момента операции отмечено полное сращение. Ложный сустав ликвидирован (рис. 1, b). Через 18 месяцев пластина была удалена (рис. 1, с).

Клинический пример 2

Пациент Б., 53 года, диагноз — ложный сустав средней трети правой плечевой кости с наличием интрамедуллярного штифта. Первично травма была получена в результате падения на льду. Проведён интрамедуллярный остеосинтез перелома средней трети правой плечевой кости с исходом в ложный сустав (рис. 2, а).

 

Рис. 2. Пациент Б.: а (красный бокс) — рентгенограмма правой плечевой кости на сроке 2 года с момента операции блокируемого интрамедуллярного остеосинтеза перелома: сформировавшийся атрофический ложный сустав средней трети правой плечевой кости с дефектом костной ткани; b (зелёный бокс) — рентгенограмма правой плечевой кости на сроке 6 месяцев после повторной операции с удалением штифта, накостного остеосинтеза ложного сустава средней трети правой плечевой кости, костной пластики с применением ген-активированных деминерализованных костных аллотрансплантатов: полное сращение перелома.

Fig. 2. Patient B.: а, (red box) radiograph of the right humerus 2 years after locked intramedullary osteosynthesis for fracture: established atrophic ununited fracture of the middle third of the right humerus with bone defect; b, (green box) radiograph of the right humerus 6 months after revision surgery with nail removal, plate fixation of the ununited fracture of the middle third of the right humerus, and bone grafting using gene-activated demineralized bone allografts: complete bone union.

 

В связи с отсутствием признаков консолидации и сохраняющимся болевым синдромом пациенту выполнено оперативное лечение: удаление интрамедуллярного штифта, остеосинтез ложного сустава плечевой кости пластиной с применением ГАДКТ. На контрольных рентгенограммах на сроке 6 месяцев с момента повторной операции отмечены полная перестройка трансплантата и сращение перелома (4 балла по шкале REBORNE) (рис. 2, b).

ОБСУЖДЕНИЕ

Несомненно, ключевыми факторами лечения ложных суставов являются стабильный остеосинтез и хорошее сопоставление костных отломков, отсутствие инфекции [18]. Однако даже при соблюдении вышеописанных условий нередко происходит рецидив несращения. Считается, что этому способствуют сохраняющиеся у пациента факторы, предрасполагающие к нарушению консолидации кости. В первую очередь это факторы, нарушающие местную трофику тканей в области повреждения, ограничивающие поступление питательных веществ, кислорода, биологически активных молекул, необходимых для адекватного остеогенеза. Обозначенный выше дефицит ведёт к формированию атрофического / олиготрофического типа ложного сустава, который наблюдался у 94% прооперированных нами пациентов. В подобных случаях применение лишь хорошей хирургической техники часто оказывается недостаточным для устранения костного дефицита, что делает необходимым применение дополнительных методов, направленных на стимуляцию остеогенеза.

Золотым стандартом лечения атрофических ложных суставов считается костная пластика свободным аутотрансплантатом из гребня подвздошной кости в сочетании с остеосинтезом [19]. Однако данная методика не лишена недостатков: увеличивается травматизация и кровопотеря, удлиняется время операции, могут возникнуть проблемы в области забора костного трансплантата [20].

При наличии дефекта кости на протяжении, выраженных трофических изменений, предшествующих безуспешных операций вариантом выбора может стать васкуляризированная костная пластика — применение различных костно-мышечных и костно-кожных трансплантатов (малоберцовый, подвздошный, лучевой и др.) [21]. Однако использование данных методик может быть сложным в исполнении, требует микрохирургических техник, длительно по времени, способно вызвать осложнения в донорской области [22].

Альтернативой аутопластике является костная пластика аллотрансплантатами [23]. Однако предварительная химическая обработка может привести к изменению структуры и свойств нативной аллогенной костной ткани, а следовательно, и её биологического поведения при имплантации в живой организм [24]. Несколько исследований продемонстрировали различия в уровне факторов роста в разных партиях одного и того же продукта деминерализованного костного трансплантата и сильно различающееся количество BMP [25, 26]. В целом при аллотрансплантации риск рассасывания трансплантата и формирования повторного несрастания выше, нежели при применении аутокости [27].

Одним из способов преодоления данного недостатка является дополнительное дозированное введение факторов, стимулирующих регенерацию костной ткани, в составе аллотрансплантатов. Также данный подход позволяет придавать остеоиндуктивные свойства синтетическим материалам для костной пластики. Например, известно изделие Infuse (Medtronic) на основе коллагеновой губки, пропитанной белковым фактором BMP-2, и рекомендуемое для аугментации [28]. На сходном принципе основан ГАДКТ, полученный на базе ФГАОУ ВО КФУ и применённый в нашем исследовании. Однако вместо белкового фактора в ГАДКТ использована плазмидная ДНК.

В отличие от белкового фактора, который является готовым действующим веществом, плазмидная ДНК встраивается в клетки реципиентного ложа, в результате чего они сами начинают синтезировать закодированный терапевтический белок. Такой подход представляется, с одной стороны, более безопасным в отношении развития гиперостоза при чрезмерной локальной концентрации искусственно вводимых остеогенных факторов, а с другой — более эффективным за счёт пролонгированного действия постепенно высвобождающейся плазмидной ДНК из ГАДКТ по мере его перестройки. Эффективность применения матрикса, содержащего генетическую конструкцию, ранее была продемонстрирована в работах И.Я. Бозо и соавт. на модели критического краниального дефекта, где была использована плазмидная ДНК, кодирующая синтез VEGF [29].

ВМР-2, кДНК которого была использована при создании данной плазмидной конструкции, является, пожалуй, самым изученным и часто применяемым в клинической практике индуктором остеогенеза. Именно BMP-2 стал первым рекомбинантным белком, одобренным для клинического применения с целью стимуляции остеогенеза [30]. Другим перспективным стимулятором остеорегенерации в обширном семействе костных морфогенетических белков является BMP-7 — например, для лечения резистентных ложных суставов большеберцовой кости [31]. Однако при разработке терапевтической плазмидной ДНК для лечения нарушений консолидации костей в рамках данного исследования мы остановили свой выбор на ВМР- 2. Известно, что ухудшают сращение переломов и способствуют формированию ложного сустава такие факторы, как курение, сахарный диабет, стенозирующий атеросклероз и системные заболевания. Несложно заметить, что данные факторы риска являются ведущими причинами развития макро- и микроангиопатий, ведущих в конечном счёте к ухудшению локальной трофики области повреждения кости. Ранее было продемонстрировано, что BMP-2, в отличие от других представителей семейства BMP, способствует секреции фактора роста фибробластов (FGF-2) и VEGF и, таким образом, лучше стимулирует ангиогенез [32]. В ряде исследований было показано преимущество клинического применения BMP-2 перед BMP-7 у пациентов с несращениями длинных трубчатых костей [33]. Стоит отметить, что клиническое применение BMP повсеместно растёт [34, 35].

Как было отмечено выше, нарушение кровоснабжения тканей в области повреждения в значительной мере предрасполагает к формированию несрастания. В нашем исследовании значительный процент пациентов составляли лица с факторами риска нарушения кровоснабжения — курящие (66%), пациенты с сахарным диабетом (13%). Адекватная васкуляризация необходима на всех этапах репаративного остеогистогенеза: сначала для доставки лейкоцитов, осуществляющих дебридмент после повреждения; далее сосудистая инвазия способствует гибели хондроцитов и инициирует энхондральную оссификацию, способствует доставке клеток-предшественниц, кислорода и минеральных веществ для минерализации матрикса; на конечной стадии она обеспечивает ремоделирование посредством доставки остеокластов. Однако функция VEGF в остеорегенерации не сводится лишь к стимуляции ангиогенеза. VEGF является хемоаттрактантом для моноцитов и гранулоцитов, осуществляющих удаление тканевого детрита, регулирует дифференцировку стволовых клеток костного мозга, надкостницы и соединительной ткани в остеогенном направлении, привлекает остеобласты и усиливает активность остеокластов в ходе ремоделирования [36]. Таким образом, применение кДНК BMP-2 и VEGF165A в составе плазмидной конструкции, использованной нами для стимуляции сращения, патогенетически обосновано. Синергизм биологических эффектов VEGF и BMP-2 в отношении остеорегенерации был неоднократно показан ранее. Однако доступные нам публикации посвящены лишь лабораторным исследованиям подобной конструкции [37–39].

Благодаря использованию ГАДКТ нам удалось добиться сращения ложных суставов и заполнить костные дефекты у 44 пациентов, которым до этого проводились безуспешные оперативные вмешательства, а также у лиц с большими сроками травм и факторами риска нарушения трофики области повреждения. Также ранее мы сообщали об использовании ГАДКТ в терапии псевдоартроза локтевого сустава [40]. Доля положительных исходов составила 95,7%, что является высоким показателем. Известно, что низкая васкуляризация центральных областей трансплантата является фактором, ограничивающим размер используемых аллотрансплантатов и свободных аутотрансплантатов. Включение в состав костного аллотрансплантата генетической конструкции, стимулирующей ангиогенез, призвано снизить влияние этого фактора. Клетки, участвующие в ремоделировании трансплантата, по мере их миграции вглубь ГАДКТ трансфицируются pBud-VEGF165A-BMP2, что способствует постоянному поддержанию повышенной экспрессии VEGF и стимуляции ангиогенеза. Таким образом, используемый ГАДКТ по своим биологическим свойствам приближается к васкуляризированному аутотрансплантату.

В исследованной группе пациентов мы не наблюдали каких-либо значимых побочных эффектов, связанных непосредственно с использованием ГАДКТ, таких как аллергическая реакция, реакция отторжения, гетеротопическая оссификация или развитие новообразования.

Ограничения исследования

Недостатками нашего исследования являются отсутствие группы сравнения и неоднородность исследуемой группы. Последнее связано с тем, что в реальных клинических условиях собрать гомогенную группу пациентов с несрастаниями представляется весьма затруднительным, в первую очередь в связи с выраженными индивидуальными особенностями процессов регенерации, местными и общими факторами, которые привели к нарушению консолидации в том или ином случае. Данному клиническому исследованию предшествовало исследование синтетических материалов для костной пластики, совмещённых с плазмидной ДНК pBud-VEGF165A-BMP2, на животных со стандартизированным модельным костным дефектом бедренной кости, продемонстрировавшее значимые статистические различия и преимущества применения ген-активированных материалов перед ординарными [14].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данное исследование представляет положительный опыт применения комбинированного подхода — использования костной пластики аллотрансплантатом и одновременного воздействия сразу двух факторов роста, стимулирующих регенерацию костной ткани. В будущем применение комбинированных генных конструкций, позволяющих стимулировать выработку сразу нескольких биологических факторов, будет способствовать улучшению остеоиндуктивных свойств применяемых синтетических и аллотрансплантатов, приближая их к нативной кости, что в конечном итоге позволит ликвидировать костные дефекты у пациентов со сложными случаями.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы одобрили финальную версию перед публикацией, а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Этическая экспертиза. Исследование было одобрено Локальными этическими комитетами ГАУЗ РКБ МЗ РТ (протокол № 11 от 07.04.2017) и ФГАОУ ВО КФУ (протокол № 3 от 23.03.2017).

Согласие на публикацию. От пациентов было получено добровольное информированное согласие на участие в исследовании и публикацию их медицинских данных в научных целях.

Источники финансирования. Исследование выполнено на средства, выделенные в рамках финансирования деятельности научного отдела государственного автономного учреждения здравоохранения «Республиканская клиническая больница Министерства здравоохранения Республики Татарстан». Создание плазмидных конструкций и функционализация деминерализованных костных аллотрансплантатов были выполнены при поддержке Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030).

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов (личных, профессиональных или финансовых), связанных с третьими лицами (коммерческими, некоммерческими, частными), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи, а также иных отношений, деятельности и интересов за последние три года, о которых необходимо сообщить.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, данные).

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента, член редакционной коллегии и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: All the authors approved the version of the manuscript to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Ethics approval: The study was approved by the Local Ethics Committees of the Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan (Minutes No. 11, dated April 7, 2017) and Kazan Federal University (Minutes No. 3, dated March 23, 2017).

Consent for publication: All participants provided written informed consent to participate in the study and for the use of their medical data for research purposes.

Funding sources: This study was funded through institutional support allocated for the activities of the Research Department of the Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan. The development of plasmid constructs and functionalization of demineralized bone allografts were supported by the Strategic Academic Leadership Program of Kazan (Volga Region) Federal University (PRIORITY-2030).

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities, or interests (personal, professional, or financial) for the last three years related to for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article, as well as no other relationships, activities, or interests to disclose.

Statement of originality: No previously published material (text or data) was used in this article.

Generative AI: No generative artificial intelligence technologies were used to prepare this article.

Provenance and peer-review: This article was submitted unsolicited and reviewed following the standard procedure. The peer-review process involved two external reviewers, a member of the Editorial Board, and the in-house science editor.

¹ Regenerating bone defects using new biomedical engineering approaches. European Commission; 2010. Available from: https://cordis.europa.eu/project/rcn/92715/factsheet/en. Accessed: April 7, 2019.

About the authors

Ramil Z. Salikhov

Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan; Kazan State Medical Academy — Branch of the Russian Medical Academy of Continuing Professional Education

Email: ramils@list.ru
SPIN-code: 9369-9800

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Kazan; Kazan

Oleg V. Teplov

Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan

Email: legin_aka911@mail.ru
Russian Federation, Kazan

Mikhail A. Chekunov

Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan

Email: mischania2011@bk.ru
Russian Federation, Kazan

Margarita N. Zhuravleva

Treatment and Diagnostic Center "Pharm-T"

Email: k.i.t.t.1807@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8592-5325
SPIN-code: 8306-5622

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Kazan

Yana O. Mukhamedshina

Kazan (Volga Region) Federal University; Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan; Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: yana.k-z-n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9435-340X

MD, Dr. Sci. (Medicine), Associate Professor

Russian Federation, Kazan; Kazan; Kazan

Igor O. Pankov

Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan; Kazan State Medical Academy — Branch of the Russian Medical Academy of Continuing Professional Education

Email: igor.pankov.52@mail.ru
SPIN-code: 1083-0527

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Kazan; Kazan

Albert A. Rizvanov

Kazan (Volga Region) Federal University; Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan

Email: rizvanov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9427-5739
SPIN-code: 7031-5996

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, Kazan; Kazan

References

Supplementary files