способ хирургического лечения прогрессирующей и осложненной миопии

Формула изобретения

Способ хирургического лечения прогрессирующей и осложненной миопии, включающий имплантацию к заднему полюсу глаза склеропластического материала, отличающийся тем, что в качестве склеропластического материала имплантируют трехкомпонентный комплекс, содержащий мезенхимальные стволовые клетки, меченные магнитными микрочастицами, транслоцированные в биологический или синтетический мелкопористый материал, который прочно скреплен с полимерным магнитным материалом с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл, с многополюсным реверсивным намагничиванием.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а точнее к офтальмологии, и может быть использовано для хирургического лечения прогрессирующей и осложненной миопии.

Прогрессирующая миопия продолжает оставаться одной из самых актуальных проблем офтальмологии, поскольку, несмотря на несомненные успехи, достигнутые в последние годы в профилактике и лечении, это заболевание нередко приводит к развитию необратимых изменений глазного дна и существенному снижению зрения в молодом трудоспособном возрасте. При прогрессировании процесса происходит растяжение склеральной оболочки, снижение ее прочностных свойств и, как следствие, нарушение кровообращения в сосудистой системе глаза, в том числе в задних цилиарных артериях. Это является одним из звеньев патогенеза хориоретинальных дистрофий.

Исследования показали, что при прогрессирующей миопии более чем у 40% детей и подростков развиваются осложнения - периферические и даже центральные дистрофии, частота которых существенно нарастает с увеличением возраста, степени миопии и длительности ее течения (Е.П. Тарутта. Склероукрепляющее лечение и профилактика осложнений прогрессирующей близорукости у детей и подростков: Автореф. дисс. д.м.н. - М., 1993. - 51 с.).

Наиболее эффективными методами лечения прогрессирующей миопии являются хирургические - склероукрепляющие операции.

Известны способы хирургического лечения прогрессирующей миопии с использованием биологических имплантатов: ауто- (Ерошевский Т.И., Панфилов Н.И. Меридиональное укрепление склеры широкой фасцией бедра при прогрессирующей близорукости. // Вестник офтальмологии. - 1970. - № 2. - С.19-23.), алло- (Федоров С.Н., Ивашина А.И., Балашова Н.Х., Кузнецова Н.П. Профилактика прогрессирующей близорукости методом склеропластики: Методические рекомендации. - М., 1991. - С.8.) (в том числе брефо- (Зайкова М.В., Лялин А.Н. Брефосклеропластика при прогрессирующей близорукости. // Офтальмол. журн. - 1984. - № 8. - С.463-467)), ксено- ткани (Чеглаков В.Ю. Ксеносклеропластика заднего полюса глаза при лечении пациентов с прогрессирующей миопией: Дис. к.м.н. - М., 2006. - С.41-44). Недостатками способов хирургического лечения прогрессирующей миопии с использованием биологических материалов являются: трудности получения (связанные с отсутствием четкой законодательной базы по изъятию кадаверных органов и тканей) и обработки, морально-этические и религиозные ограничения на их применение, а также замещение со временем биологического материала соединительной тканью реципиента, что снижает стабилизирующий эффект операции.

Известны способы хирургического лечения прогрессирующей миопии с использованием синтетических имплантатов: тефлон (Тарутта Е.П., Иомдина Е.Н., Андреева Л.Д., Маркосян Г.А. Морфологические особенности приживления синтетических трансплантатов после склеропластики в эксперименте. // Вестник офтальмологии. - 1999. - № 3. - С.16-17), мерсилен (Тарутта Е.П, Иомдина Е.Н., Андреева Л.Д, Маркосян Г.А. Укрепление склеры новыми видами синтетических материалов при прогрессирующей близорукости. // Вестник офтальмологии. - 1999. - № 5. - С.8-9), склеракод (Тарутта Е.П., Иомдина Е.Н., Андреева Л.Д., Маркосян Г.А. Морфологические особенности приживления синтетических трансплантатов после склеропластики в эксперименте. // Вестник офтальмологии. - 1999. - № 3. - С.16-17), металлоимплантаты (авторское свидетельство № 1114417), силиконовая резина (данные имплантаты приняты за прототип) (Уткин В.Ф. Силиконосклеропластика при прогрессирующей миопии у детей и подростков. // Вестник офтальмологии. - 1987. - № 3. - С.54-56). Недостатки способов хирургического лечения прогрессирующей миопии с использованием синтетических материалов: не оказывают биологически активного действия на оболочки глаза, в ряде случаев возможно смещение имплантата; при завершении реваскуляризации метаболический эффект операции снижается, что не исключает дальнейшего прогрессирования дистрофического процесса, несмотря на стабилизацию анатомотопографических показателей.

Одним из перспективных методов хирургического лечения прогрессирующей и осложненной миопии может явиться применение мезенхимальных стволовых клеток (МСК), однако, такие методы еще недостаточно разработаны.

Стволовые клетки обладают рядом существенных достоинств: могут обеспечивать регенерацию поврежденных участков через продукцию различных факторов роста и ключевых метаболитов; способны разворачивать программы пролиферации и дифференцировки, восполняя тем самым недостаток активно работающих клеток; могут интегрироваться в патологически измененные участки сетчатки и образовывать клетки с ретинальным фенотипом. В офтальмологии терапевтический потенциал стволовых клеток изучался на животных с наследственной ретинальной патологией, близкой к пигментному ретиниту человека (Lund et al. Subretinal transplantation of genetically modified human cell lines attenuates loss of visual function in dystrophic rats. // PNAS. - 2001. - V.98. - N.17. P.9942-9947; Rander et al. Light-driven retinal ganglion cell responses in blind rd mice after neuronal transplantation. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. - 2001. - V.42. - P.1057-1065; Woch et al., 2001; Sagdullaev et al. Retinal transplantation-induced recovery of retinotectal visual function in rodent model of retinitis pigmentosa. // Invest. Ophthal. Vis. Sci - 2003. - V.44. - P.1686-1695).

Хотя мезенхимальные стволовые клетки взрослого организма обладают более ограниченным потенциалом дифференцировки, чем эмбриональные стволовые клетки, получаемые при культивировании клеток бластоцисты, их применение более безопасно. Кроме того, с точки зрения этики, они являются более приемлемым для клинического использования материалом.

Существенной проблемой клеточной терапии является направленная доставка стволовых клеток к патологическому очагу и удержание их в нем в течение времени, необходимого для достижения лечебного эффекта.

Задачей изобретения является создание эффективного способа хирургического лечения прогрессирующей и осложненной миопии.

Техническим результатом изобретения является укрепление прочностно-эластичных свойств склеры, стабилизация миопического процесса с одновременной профилактикой развития дистрофических изменений глазного дна или дальнейшего прогрессирования при их наличии.

Технический результат достигается за счет того, что:

1. Используют трехкомпонентный комплекс, содержащий МСК, меченные магнитными микрочастицами, транслоцированные в биологический или синтетический мелкопористый материал, который прочно скреплен с полимерным магнитным материалом с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл, с многополюсным реверсивным намагничиванием.

2. Транслоцирование МСК, меченных магнитными микрочастицами, в биологический или синтетический мелкопористый материал в сочетании с плотным прикреплением к полимерному магнитному материалу с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл, с многополюсным реверсивным намагничиванием обеспечивает глубокое проникновение МСК в слои биологического или синтетического мелкопористого материала, удержание и равномерное распределение МСК при имплантации трехкомпонентного комплекса к заднему полюсу глаза в течение времени, необходимого для достижения лечебного эффекта, за счет взаимодействия магнитных полей микрочастиц и магнитного материала.

3. Имплантация трехкомпонентного комплекса к заднему полюсу глаза сопровождается направленной избирательной адгезией МСК в данной области, что способствует активации репаративных процессов за счет приживления трансплантированных стволовых клеток, сопровождающейся укреплением прочностно-эластичных свойств склеры за счет формирования фиброзной капсулы вокруг комплекса.

Возможность подобных процессов для эмбриональных стволовых клеток и для стволовых клеток взрослого организма показана в экспериментах на животных (Lamba D.A., Karl M.O., Ware C.B., Reh T.A. Efficient generation of retinal progenitor cells from human embryonic stem cells. // PNAS, 2006, v.103, n.34, pp.12769-12774. Meyer J.S., Katz M.L., Maruniak J.A., Kirk M.D. Embrionic stem cell-derived neural progenitors incorporate into degenerating retina and enhance survival of host photoreceptora. // Stem Cells, 2006, v.24, n.2, pp.274-283. Fiedlander M. Fibosis and diseases of the eye. // J. Clin. Invest., 2007, v.117, n.3, pp.576-586), хотя многие из механизмов реализации терапевтического эффекта изучены не до конца.

Способ осуществляется следующим образом. На предварительном этапе подготавливают трехкомпонентный комплекс, содержащий МСК, меченные магнитными микрочастицами, транслоцированные в биологический или синтетический мелкопористый материал, который скреплен с полимерным магнитным материалом с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл, с многополюсным реверсивным намагничиванием.

МСК выращивают в культуре клеток костного мозга, взятых у пациента во время диагностической пункции из грудины или подвздошной кости (объем - 0,5-1,0 мл). Выращивание культуры проводят в специальном боксе для клеточных культур с использованием следующего оборудования - центрифуга с одноразовыми стерильными центрифужными пробирками на 50 мл, термостат воздушный, ламинарный бокс, инвертированный и обычный микроскопы, автоматические пипетки, баллоны с углекислым газом и воздухом, камеры Горяева для подсчета концентрации клеток. Для культивирования клеток исходного костного мозга используют стерильные одноразовые пластиковые культуральные флаконы с площадью дна в 25 и 150 см². При размножении МСК используют следующие среды и растворы: среда RPMI-1640, среда 199, антибиотики: пенициллин, амфотерицин, - раствор L-глютамина, эмбриональная телячья сыворотка. За 12-14 последовательных удвоений (в течение 25-30 суток) из исходного количества недифференцированных МСК, содержащихся в полученном пунктате костного мозга пациента и составляющем примерно 10³ клеток, продуцируется примерно (1-2)×10 ⁷ МСК, необходимых для проведения успешной трансплантации стволовых клеток.

Магнитные частицы (d=2,8 мкм) вводят в цитоплазму мезенхимальных стволовых клеток по следующей методике. По достижении 80-90% конфлюентности к культуре МСК добавляют суспензию магнитных частиц. Магнитные частицы предварительно обрабатываю поверхностно-активными веществами для создания условий проникновения в цитоплазму клетки. Клетки инкубируют с частицами 24 ч в CO2-инкубаторе. После инкубации культуральную среду меняют и клетки 5-кратно отмывают от свободных магнитных частиц раствором Хенкса. Эффективность мечения МСК магнитными частицами по данной технологии составляет порядка 90%. Жизнеспособность стволовых клеток составляет 95%.

Готовый трехкомпонентный комплекс должен иметь вид плоской лопатки длиной 16 мм, с полотном, имеющим стуктуру «МСК - биологический или синтетический мелкопористый материал», длиной 13 мм и площадью 50-65 мм, предназначенным для имплантации к заднему полюсу глаза, и ножкой, лишенной структуры «МСК - биологический или синтетический мелкопористый материал», шириной до 2 мм и длиной 3 мм, предназначенной для подшивания имплантата к склере. Полотно имплантата может иметь овальную, или прямоугольную, или форму трапеции, например, равнобедренной. Прямоугольное и трапециевидное полотно может быть выполнено со скругленными углами для удобства имплантации. Ножка имплантата может иметь, например, полуовальную или прямоугольную форму. Прямоугольная ножка может быть выполнена со скругленными углами.

Для этого выполняют заготовку в виде плоской лопатки с полотном и ножкой из полимерного магнитного материала системы самарий-кобальт или ниодим-железо-бор с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл с многополюсным реверсивным намагничиванием. Толщина магнитного материала - 0,3 мм. Намагничивание полимерного магнитного материала может быть произведено, например, как описано в патенте РФ № 2187162.

Из биологического материала, например, твердой мозговой оболочки или склеры, или коллагена, или аллопланта, или из синтетического мелкопористого материала, например, гидрогеля или дигеля, или полиэфирного полотна, или силиконовой губки и т.п. выполняют заготовку, соответствующую полотну плоской лопатки из полимерного магнитного материала.

МСК, меченные магнитными микрочастицами, наслаивают на поверхность заготовки из биологического синтетического мелкопористого материала. Затем под чашку Петри с наслоенными на материал МСК, меченными магнитными микрочастицами, подводят внешнее магнитное поле с напряженностью 30 мТл. При этом размер и форма внешнего магнита соответствует размеру и форме заготовки из биологического или синтетического материала. Таким образом, между внешним магнитом и МСК, содержащими магнитные частицы, находится биологический или синтетический мелкопористый материал. МСК, содержащие магнитные частицы, быстро и глубоко транслоцируются в слои биологического или синтетического мелкопористого материала под действием магнитного поля. Их закрепление и распластывание происходит в течение 1-1,5 часов после нанесения. Закрепленные клетки прочно удерживаются в слоях пористого материала даже в токе культуральной жидкости, что моделировалось в эксперименте с использованием перистальтического насоса. Клетки, содержащие магнитные микрочастицы, пролиферируют, полностью покрывая поверхность биологического или синтетического мелкопористого материала, что доказывает сохранение функциональных свойств МСК.

В завершении полученную структуру «МСК - биологический или синтетический мелкопористый материал» прочно скрепляют, например, при помощи шовной фиксации или биологического клея с заготовкой из полимерного магнитного материала.

Склеропластическую операцию с использованием трехкомпонентного комплекса выполняют следующим образом. В нижне- и верхненаружном квадранте, отступя от лимба на 6 мм, производят разрезы конъюнктивы и теноновой оболочки длиной 8-9 мм, с помощью шпателя формируют два тоннеля по направлению к заднему полюсу глаза с таким расчетом, чтобы в них свободно поместились трехкомпонентные комплексы. Каждый трехкомпонентный комплекс погружается под теноновой оболочкой дистальной частью к заднему полюсу глаза и фиксируется к склере в 10 мм от лимба за ножку. Операцию заканчивают наложением швов на конъюнктиву и введением под нее антибиотика.

Изобретение поясняется следующими данными.

Клинический пример. Пациентка 3., 14 лет. Диагноз: прогрессирующая миопия высокой степени OU. Обратилась с жалобами на постепенное снижение зрения, начиная с 8 лет. Значительное ухудшение зрения отмечает за последний год.

Острота зрения	OD 0.04 sph-7.0=0.8
OS 0.05 sph-6.5=0.8
ПЗО	OD 26.2 мм
OS 26.0 мм

Акустическая плотность склеры в области заднего полюса OU=40,25 дБ.

Показатели электроретинограммы на белый свет демонстрируют снижение значений амплитуды «а» и «в» волн: волна «а»=41 мкВ; волна «в»=69 мкВ.

При осмотре периферических отделов глазного дна выявлены участки решетчатой дистрофии сетчатки OD в верхнем секторе, OS - в наружном секторе.

Проведена склеропластическая операция. В ходе операции к заднему полюсу глаза имплантировали два трехкомпонентных комплекса, содержащих МСК, меченные магнитными микрочастицами, транслоцированные в гидрогель, который был прочно скреплен при помощи шовной фиксации с полимерным магнитным материалом системы самарий-кобальт с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл, с многополюсным реверсивным намагничиванием. Комплексы имели вид плоской лопатки длиной 16 мм, с овальным полотном длиной 13 мм и площадью 65 мм² и прямоугольной ножкой шириной 2 мм и длиной 3 мм.

Через 1.5 года после операции:

Острота зрения	OD 0.05 sph-7.0=0.9
OS 0.05 sph-6.0=1.0
ПЗО	OD 26.2 мм
OS 26.0 мм

Акустическая плотность склеры в области заднего полюса OU=45,4 дБ.

Показатели электроретинограммы на белый свет демонстрируют увеличение значений амплитуды «а» и «в» волн: волна «а»=43 мкВ; волна «в»=74 мкВ. При осмотре периферических отделов глазного дна состояние сетчатки стабильное, без увеличения дистрофических изменений.

Склеропластические операции с имплантацией к заднему полюсу глаза трехкомпонентных комплексов выполнены у 7 пациентов (10 глаз) с прогрессирующей и осложненной миопией.

Использовали трехкомпонентные комплексы, содержащие МСК, меченные магнитными микрочастицами, транслоцированные в биологический материал: твердую мозговую оболочку или склеру, или коллаген, - или синтетический мелкопористый материал: гидрогель или дигель, или полиэфирное полотно, или силиконовую губку, - который был прочно скреплен при помощи шовной фиксации или биологического клея с полимерным магнитным материалом системы самарий-кобальт или ниодим-железо-бор с индукцией постоянного магнитного поля 1,5 мТл, с многополюсным реверсивным намагничиванием. Комплексы имели вид плоской лопатки длиной 16 мм, с овальным, или прямоугольным, или трапециевидным полотном длиной 13 мм и площадью от 50 до 65 мм и полуовальной или прямоугольной ножкой шириной до 2 мм и длиной 3 мм. В каждом случае имплантировали по два трехкомпонентных комплекса.

Сроки наблюдения - до 2-х лет. Во всех случаях отмечена стабилизация зрительных функций и параметров ПЗО, увеличение акустической плотности склеры в области заднего полюса с 41,1±0,3 до операции до 45,3±0,5 через 2 года после операции, отсутствие признаков дистрофических изменений на периферии сетчатки или их прогрессирования.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает укрепление прочностно-эластичных свойств склеры, стабилизацию миопического процесса с одновременной профилактикой развития дистрофических изменений глазного дна или дальнейшего прогрессирования при их наличии.