В анналах хирургии плеча квотербек НФЛ Дрю Бриз - аномалия. В 2005 году Брис был атакован, и сухожилие вращательной манжеты в его метательном плече было серьезно порвано, что могло привести к травме, завершающей карьеру. Но после операции и реабилитации Брис вернулся в следующем сезоне, вывел свою команду в плей-офф и выиграл Суперкубок 2010 года.

К сожалению, восстановление вращательной манжеты не всегда проходит так хорошо, особенно среди пожилых людей, возрастной группы, наиболее подверженной этим травмам. Частота неудач этой операции колеблется от 20% у молодых пациентов с незначительными разрывами до 94% у пожилых пациентов с серьезными разрывами.

"Мы восстанавливаем разрывы вращательной манжеты, используя технологию, которой 3000 лет", - говорит Ставрос Томопулос, доктор философии, инженер-биомедицин в отделении ортопедической хирургии Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета.

Доктор Томопулос является профессором биомеханики в лабораториях Роберта Э. Кэрролла и Джейн Чейс Кэрролл на кафедрах ортопедической хирургии и биомедицинской инженерии Колумбийского университета. Его исследование было опубликовано 1 декабря в журнале Cell Stem Cell.

"Египтяне придумали накладывать швы для восстановления разорванных тканей. Это в основном то, чем мы все еще занимаемся сегодня", - говорит Томопулос. "Мы прикрепляем разорванное сухожилие к кости, ждем, пока включатся естественные механизмы заживления организма, и надеемся на лучшее. Иногда это срабатывает, а иногда нет".

Причина, по которой операция на вращательной манжете так часто терпит неудачу, связана со структурой, называемой энтезисом, прочным, но тонким, как бумага, слоем ткани, который соединяет сухожилие с костью. Как только разорванное сухожилие схвачено швами и прикреплено к кости, энтезис сам по себе не восстанавливается.

Без функционального энтезиса хирургическое восстановление механически слабее первоначального и подвержено повторному разрыву.

"Я подумал, почему бы не вернуться к биологии развития и не узнать, как организм строит энтезис с нуля? Как только мы узнаем это, мы сможем применить полученные уроки для восстановления энтезиса после травмы", - говорит Томопулос.

Томопулос ранее обнаружил, что клетки энтезиса происходят от общего предка: клеток Gli1+. Теоретически, добавление клеток Gli1+ к репарации может восстановить энтезис после операции на вращательной манжете и укрепить соединение.

В качестве первого шага к такой терапии последняя работа Томопулоса показывает, что трансплантация клеток Gli1+ мышам с повреждениями вращательной манжеты способствует заживлению энтезиса. "Пока мы показали это только на идеализированной модели мыши, но это многообещающее начало", - говорит он.

Превращение клеток Gli1+ в терапию потребует знания условий окружающей среды и молекулярных сигналов, необходимых клеткам для создания всех частей энтезиса.

В ходе исследования Томопулос начал выявлять эти требования, используя секвенирование одноклеточной РНК, чтобы определить, как клетки-предшественники Gli1 + дают начало различным клеткам в энтезисе и регуляторным молекулам, которые управляют развитием каждого типа.

"Предстоит проделать еще много работы, прежде чем мы сможем перейти к клиническим испытаниям", - добавляет Томопулос. "Например, нам нужно будет найти хороший источник клеток Gli1+. У пожилых людей осталось не так много таких клеток, поэтому нам нужно будет найти способ генерировать их в лаборатории. Нам также нужно будет усовершенствовать наши методы доставки, чтобы доставить клетки в нужное место".

В случае успеха этот биологический подход также может быть использован для усиления других ремонтных работ, требующих срастания сухожилия с костью, включая реконструкцию ACL, и для предотвращения разрыва ослабленных сухожилий в первую очередь.

"Я думаю, что биологические препараты - это будущее ортопедической хирургии, - говорит Томопулос, - но нам все еще нужны годы фундаментальных исследований, чтобы полностью реализовать потенциал".

Дополнительными участниками исследования являются Фей Фанг (Медицинская школа Колумбии и Икана на горе Синай), Ян Сяо (Колумбия), Элазар Зельцер (Научный институт Вейцмана) и Кам В. Леонг (Колумбия).