Osteogenic cells and their use in traumatology

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The main trends of modern medicine lead to understanding the necessity of a wide employment of biotechnology for all kinds of medical treatment. Different methods of cell and tissue therapeutics are actively introduced into clinical practice of orthopaedic surgery. Explantation of bone cell precursors, induction of directed differentiation of bone cells in vitro, followed by their transplantation to patients with fractures and fracture complications for repair optimization, - all this has its definite pathogenetic basis. The first positive results obained by clinicians provide evidence on the availability of these methods, their acceptable cost, and their promise for treatment of bone and articular cartilage defects.

About the authors

A. K. Dulaev

Military Medical Academy

Author for correspondence.
Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194175

V. G. Gololobov

Military Medical Academy

Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194175

R. V. Deev

Military Medical Academy

Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194175

D. E. Ivanov

Military Medical Academy

Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194175

N. S. Nikolaenko

Military Medical Academy

Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194175

N. V. Tsupkina

Institute of Cytology RAS

Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

G. P. Pinaev

Institute of Cytology RAS

Email: shabanov@mail.rcom.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

References

  1. Астахова В. С. Дифференцировка стромальных клеток-предшественников костного мозга человека в монослойной культуре // Бюл. эксперим. биол. 1985. Т. 100. № 10. С. 479-481.
  2. Дорофеев Л. А. Применение бикомпонентного спонгиозно-костномозгового алло-аутотрансплантата в хирургии воспалительных заболеваний позвоночника // Туберкулез как объект научных исследований. Труды СПбНИИФП / Под ред. А. В. Васильева. СПб., 1994. Т. 1. С.143-146.
  3. Иванов С. Ю., Кузнецов Г. В., Чайлахян Р. К. и др. Перспективы применения в стоматологии материалов «Биоматрикс» и «Алломатрикс-имплант» в сочетании с остеогенными клетками-предшественниками костного мозга // Клиническая имплантология и стоматология. 2001. № 3-4. С. 37-40.
  4. Лаврищева Г. И., Оноприенко Г. А. Морфологические и клинические аспекты репаративной регенерации опорных органов и тканей. М.: Медицина, 1996.
  5. Лысенок Л. Н. Путь от открытия до теоретических концепций Колумба биокерамики - профессора Лари Хенча. Проблемы современного биоматериаловедения // Клиническая имплантология и стоматология. 1997. № 2. С. 59-63.
  6. Лысенок Л. Н. Клеточные аспекты замещения дефектов костной ткани стеклокристаллическими материалами // Клиническая имплантология и стоматология. 2001. № 3-4. С. 109-111.
  7. Орлов В. П. Реконструктивно-восстановительные операции при травмах и заболеваниях позвоночника с использованием стеклокристаллических имплантатов (клинико-экспериментальное исследование): Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. СПб., 2002. 27 с.
  8. Осепян И. А., Чайлахян Р. К., Гарибян Е. С. Лечение несращений, ложных суставов и дефектов трубчатых костей трансплантацией аутологичных костномозговых фибробластов, выращенных in vitro и помещенных на спонгиозный костный матрикс // Орт. травматология. 1982. № 9. С. 59-61.
  9. Репин В. С., Сухих Г. Т. Медицинская клеточная биология. М.: Изд-во Рос. акад. мед. наук: БЭБиМ, 1998.
  10. Савчик А. Б. Аутологичный костный мозг - индуктор десмального образования кости // II Украинский съезд гематологов и трансфузиологов. Тезисы докладов. Киев, 1986. Т. 2. С. 56.
  11. Саргсян А. А. Восстановление костных дефектов с помощью трансплантации культуральных штаммов костномозговых фибробластов в условиях эксперимента: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 1990. 20 с.
  12. Сухих Г Т., Малайцев В. В., Богданова И М., Дубровина И. В. Мезенхимальные стволовые клетки // Бюл. эксперим. биол. 2002. Т. 133. № 2. С. 124-131.
  13. Фриденштейн А. Я., Лалыкина К. С. Индукция костной ткани и остеогенные клетки- предшественники. М.: Медицина, 1973.
  14. Фриденштейн А. Я., Лурия Е. А. Клеточные основы кроветворного микроокружения. М.: Медицина, 1980.
  15. Фриденштейн А. Я. Клонирование стромальных клеток-предшественников // Методы культивирования клеток. Л.: Наука, 1987. С. 257-265.
  16. Хлопин Н. Г. Общебиологические и экспериментальные основы гистологии. Л.: АН СССР, 1946.
  17. Чобану П. И., Лаврищева Г И., Козлюк А. С. Стимуляция остеогенеза костномозговыми клетками при осложненных переломах. Кишинев: Штиинца, 1989.
  18. Arnold U., Lindenhayn K., Perka С. In vitro- cultivation of human periosteum derived cells in bioresorbable polymer-TCP-composites // Biomaterials. 2002. Vol. 23. №11. P. 2303-2310.
  19. Bogan В. D., Schwartz Z. Resurfacing cartilage defects with chondrocytes proliferated without differentiation using platelet-derived growth factor: Пат. 600 1352 США, МПК6А61К 35/32, CRN 11/08. Заявлено 31. 03. 97; опубликовано 14. 12. 99; НПК 424/93. 7.
  20. Botchwey E. A., Pollack S. R., Levine E. M., Laurencin С. T. Bone tissue engineering in a rotating bioreactor using a microcarrier matrix system // J. Biomed. Mater. Res. 2001. Vol. 55. № 2. P. 242-253.
  21. Caterson E. J., Nesti L. J., Albert T. et al. Application of mesenchymal stem cells in the regeneration of musculoskeletal tissues // Med. Gen. Med. 2001. Vol. 5. P. 1.
  22. Dalkyz M., Ozcan A., Yapar M. et al. Evaluation of the effects of different biomaterials on bone defects // Implant. Dent. 2000. Vol. 9. № 3. P. 226-235.
  23. Dell’Accio F., De Bari C., Luyten F. P. Molecular markers predictive of the capacity of expanded human articular chondrocytes to form stable cartilage in vivo // Arthritis Rheum. 2001. Vol. 44. № 7. P. 1608-1619.
  24. Dong J., Kojima H., Uemura T. et al. In vivo evaluation of a novel porous hydroxyapatite to sustain osteogenesis of transplanted bone marrow-derived osteoblastic cells // J. Biomed. Mater. Res. 2001. Vol. 5 7. № 2. P. 208-216.
  25. Gould S. E., Rhee J. M., Tay B. K. et al. Cellular contribution of bone graft to fusion // J. Orthop. Res. 2000. Vol. 18. № 6. P. 920-927.
  26. Gronthos S., Graves S. E., Ohta S., Simmons P J. The STRO-1+ fraction of adult human bone marrow contains the osteogenic precursors // Blood. 1994. Vol. 83. № 12. P. 4164-4173.
  27. Guo Z., Dang G., Wang Z. et al. Bone tissue engineering seeded with bone marrow stromal cells // Article in Chinese. 1999. Vol. 37. № 7. P. 395-398.
  28. Horas U., Schnettler R., Pelinkovic D. et al. Osteochondral transplantation versus autogenous chondrocyte transplantation. A prospective comparative clinical study // Chirurg. 2000. Vol. 71. № 9. P. 1090-1097.
  29. Frerich B., Kurtz-Hoffmann J., Lindemann N., Muller S. Tissue engineering of vascularized bone and soft tissue transplants // Mund Kiefer Gesichtschir. 2000. № 4 (Suppl. 2). S. 490-495.
  30. Katsube K., Ochi M., Uchio Y. et al. Repair of articular cartilage defects with cultured chondrocytes in Atelocollagen gel. Comparison with cultured chondrocytes in suspension // Arch. Orthop. Trauma. Surg. 2000. Vol. 120. № 3-4. P. 121-127.
  31. Koulalis D., Schultz W., Heyden M. Autologous chondrocyte transplantation for osteochondritis dissecans of the talus // Clin. Orthop. 2002. Vol. 395. P. 186-192.
  32. Kuznetsov S. A., Robey P. G. A look at the history of bone marrow stromal cells // Graft. 2000. Vol. 3. № 6. P. 278-283.
  33. Kuznetsov S. A., Mankani M. H., Gronthos S. et al. Circulating skeletal stem cells // J. Cell Biol. 2001. Vol. 153. № 5. P. 1133-1139.
  34. Livingston T., Ducheyne P., Garino J. In vivo evaluation of a bioactive scaffold for bone tissue engineering // J. Biomed. Mater. Res. 2002. Vol. 62. № l.P. 1-13.
  35. Ma P X., Zhang R., Xiao G., Franceschi R. Engineering new bone tissue in vitro on highly porous poly(alpha-hydroxyl acids)/hydroxyapatite composite scaffolds // J. Biomed. Mater. Res. 2001. Vol. 54. № 2. P. 284-293.
  36. Mankani M. H, Krebsbach P. H, Satomura К. et. al. Pedicled bone flap formation using transplanted bone marrow stromal cells // Arch. Surg. 2001. Vol. 136. № 3. P. 263-270.
  37. Maximow A. A. Bindegewebe und blutbildendes Gewebe. Handb. d. mickr. // Anat. d. Menschen. Herausgegeb. / Von W. v. M. llendorf. Berlin, 1927. Bd. 2. T. l.S. 232-560.
  38. Owen M. E., Friedenstein A. J. Stromal stem cells: marrow-derived osteogenic precursors // Cell and molecular biology of vertebrate hard tissues. Proceedings of a symposium held at the Ciba Foundation. London. Oct. 13-15, 1987. John Wiley & Sons. 1988. P. 42-53.
  39. Peterson L. Articular surface injuries and transplantation of chondrocytes: [Pap.] Spec. Day Eur. Fed. Nat. Assoc. Sports Traumatol. (EFOST). Munich. 4-7 Juli, 1995 // Sports Exercise and Injury. 1997. № 2. P. 94-95.
  40. Petite H., Viateau V., Bensaid W. et al. Tissue-engineered bone regeneration // Nat. Biotechnol. 2000. Vol. 18. № 9. P. 929-930.
  41. Ponticiello M.S., Schinagl R. M., Kadiyala S., Barry F. P. Gelatin-based resorbable sponge as a carrier matrix for human mesenchymal stem cells in cartilage regeneration therapy // J. Biomed. Mater. Res. 2000. Vol. 52. № 2. P. 246-255.
  42. Rizzi S. C., Heath D. J., Coombes A. G. et al. Biodegradable polymer/hydroxyapatite composites: surface analysis and initial attachment of human osteoblasts // J. Biomed. Mater. Res. 2001. Vol. 55. № 4. P. 475-486.
  43. Robinson D., Ash H., Aviezer D. et. al. Autologous chondrocyte transplantation for reconstruction of isolated joint defects: the Assaf Harofeh experience // Isr. Med. Assoc. J. 2000. Vol. 2. № 4. P. 290-295.
  44. San J. S., Tsuang Y. H., Lin F. H. et al. Bone defect healing enhanced by ultrasound stimulation: an in vitro tissue // J. Biomed. Mater. Res. 1999. Vol. 46. № 2. P. 253-261.
  45. Schaefer D. J., Klemt C., Zhang X. H., Stark G. B. Tissue engineering with mesenchymal stem cells for cartilage and bone regeneration // Chirurg. 2000. Vol. 79. № 9. P. 1001-1008.
  46. Shang Q., Wang Z., Liu W. et al. Tissue-engineered bone repair of sheep cranial defects with autologous bone marrow stromal cells // J. Craniofac. Surg. 2001. Vol. 12. №6. P. 586-593.
  47. Simmons P. J., Torok-Storb B. CD34 expression by stromal precursors in normal human adult bone marrow // Blood. 1991. Vol. 78. № 11. P. 2848-2853.
  48. Stewart K., Walsh S., Screen J. et al. Further characterization of cells expressing STRO-1 in cultures of adult human bone marrow stromal cells // J. Bone Miner. Res. 1999. Vol. 14. P. 1345-1356.
  49. Triffitt J. T., Joyner C. J., Oreffo R. O. C., Virdi A. S. Osteogenesis: Bone development from primitive progenitors // Biochem. Soc. Trans. 1998. Vol. 26. № l.P. 21-26.
  50. Ueda M., Tohnai L, Nakai H. Tissue engineering research in oral implant surgery // Artif. Organs. 2001. Vol. 25. № 3. P. 164-171.
  51. Vehof J. W., de Ruijter A. E., Spauwen P. H., Jansen J. A. Influence of rhBMP-2 on rat bone marrow stromal cells cultured on titanium fiber mesh // Tissue. Eng. 2001. Vol. 7. № 4. P. 373-383.
  52. Wakitani S., Imoto K., Yamamoto T. et al. Human autologous culture expanded bone marrow mesenchymal cell transplantation for repair of cartilage defects in osteoarthritic knees // Osteoarthritis Cartilage. 2002. Vol. 10. № 3. P. 199-206.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2003 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.