Engenharia de Tecidos por Intrínseca Vascularização numa<em> In Vivo</em> Câmara Engenharia de Tecidos
Summary
This is a guideline for constructing in vivo vascularized tissue using a microsurgical arteriovenous loop or a flow-through pedicle configuration inside a tissue engineering chamber. The vascularized tissues generated can be employed for organ regeneration and replacement of tissue defects, as well as for drug testing and disease modeling.
Abstract
Na cirurgia de reconstrução, há uma necessidade clínica para uma alternativa aos actuais métodos de reconstrução autólogos, que são complexos, dispendiosos e de comércio um defeito para o outro. A engenharia de tecidos mantém a promessa de abordar esta demanda crescente. No entanto, a maioria das estratégias de engenharia de tecidos não conseguem gerar substitutos de tecidos estáveis e funcionais por causa da má vascularização. Este artigo centra-se em um modelo de câmara in vivo engenharia de tecidos da vascularização intrínseca, onde uma artéria e uma veia perfusão ou como um loop arteriovenosa ou uma configuração pedículo flow-through é dirigido dentro de uma câmara oca protegida. Neste sistema baseado na câmara de germinação ocorre a partir angiogénico nos vasos arteriovenosas e este sistema atrai a migração celular endógeno isquémica e inflamatório accionado que preenche o espaço gradualmente câmara com tecido fibro-vascular. células exógena / implantação matriz no momento da construção da câmara aumenta sur celularvência e determina a especificidade dos tecidos de engenharia que se desenvolvem. Os nossos estudos demonstraram que este modelo de câmara pode gerar com êxito diferentes tecidos, tais como gordura, o músculo cardíaco, fígado e outros. No entanto, são necessárias modificações e refinamentos para assegurar a formação de tecido alvo é consistente e reproduzível. Este artigo descreve um protocolo normalizado para a fabricação de dois modelos de câmara engenharia de tecidos vascularizados diferentes in vivo.
Introduction
Fabricação de tecido vascularizado funcional, utilizando uma abordagem de engenharia de tecidos é um paradigma emergente na medicina regenerativa. 1,2 Muitas abordagens para projetar o tecido novo e saudável para a substituição de tecido lesionado ou órgãos defeituosos têm sido desenvolvidos, 3-6 experimentalmente em modelos animais pequenos com promissor potencial clínico 7,8. No entanto, a vascularização continua a ser um dos maiores desafios para a engenharia de tecidos que limitam o seu potencial de crescimento de tecidos tamanho clinicamente relevante. 9
As abordagens actuais para vascularizar tecidos seguir qualquer uma via extrínseca, onde novos vasos crescem a partir do leito vascular destinatário e invadir durante todo o tecido implantado constrói 10 ou uma via de vascularização intrínseca, onde a vasculatura cresce e se expande em uníssono com o tecido acabado de desenvolvimento. 11 A abordagem extrínseca tradicionalmente envolve as células de semeadura em um andaimein vitro e implantando a construção completa para o animal vivo com a expectativa de que os nutrientes, previamente fornecido pelo meio de cultura, será obtida a partir da circulação. 12,13 O conceito é simplista como ingressos vascular é muito lento e apenas implantes muito finas (< 1-2 mm de espessura) permanecerá viável. Fornecendo nutrientes e oxigênio através de uma vascularização suficiente e rápida é o cerne de todas as tentativas de sucesso para crescer substitutos mais complexos e maiores da engenharia de tecidos, como ossos, músculos, gordura e órgãos sólidos. 14,15 vascularização Intrinsic oferece o potencial para construções maiores para desenvolver pelo crescimento tecidual progressiva à altura do seu fornecimento de sangue em expansão. Um projeto é a implantação in vivo em uma câmara de um pedículo vascular, com ou sem um andaime semeado celular. 5,6 Isso abriu o caminho para novos procedimentos para a geração de mais grossos tecidos intrinsecamente vascularizados 16,17. </ P>
Mais recentemente, as estratégias têm sido desenvolvidos para enxertos de tecidos, antes da implantação-vascularizar previamente. Estas redes de vasos sanguíneos incorporados são destinados a unir com os vasos do hospedeiro ao implante permitindo o rápido fornecimento de um suprimento de sangue completo para melhorar a sobrevivência de todas as partes de um enxerto de tecido grosso transplantado 18.
Nós pioneira um modelo de engenharia de tecidos in vivo vascularizado em pequenos animais que envolve uma câmara fechada semi-rígida implantadas subcutaneamente contendo um pedículo vascular perfundido e biomateriais contendo as células. A câmara cria um ambiente isquémico que estimula a germinação angiogénica dos vasos implantados. 3 O pedículo vascular pode ser um circuito arteriovenoso reconstruída ou uma artéria de fluxo intacto e veia. 3-6,19 A vasculares couves pediculares um funcionamento e um grande artério rede -capillary-venosa que liga tanto a arteeriole e venosa termina com o pedículo vascular. 3,20 Além disso, a câmara de suporte oco envolvente protege o tecido em desenvolvimento de potencialmente deformando forças mecânicas e prolonga a unidade isquêmico para melhorar a vascularização. 3,21,22 Se o pedículo embarcação é simplesmente implantados em tecido normal e não dentro do espaço protegido da câmara, surgimento angiogênico deixa ao longo da mesma linha do tempo como uma ferida normal e nenhum novo tecido irá acumular em torno do pedículo. Os investigadores usaram esta configuração in vivo para produzir tridimensionais construções de tecido vascularizado funcionais com vasculatura de suporte e de tamanho clinicamente relevante. 4,23 Além disso, as construções de tecido vascularizado artificiais, com a sua pedículo vascular intacta pode ser colhida para transplante subsequente no local da lesão 24,25. Um cenário mais clinicamente viável seria a criação da câmara no local definitivo para a reconstrução sdominam vários como o da mama. Assim, este novo abordagem de engenharia de tecidos pode ter um potencial clínico para proporcionar uma nova fonte de tecido alvo funcional para cirurgia reconstrutiva. 26-28
O protocolo que se segue irá fornecer um guia geral para a construção de uma câmara de engenharia de tecidos vascularizados in vivo no rato, que pode ser adaptada em diferentes modelos animais e utilizados para examinar o intrincado processo de angiogénese, a produção da matriz, e a migração e diferenciação celular.
Protocol
Representative Results
Discussion
Engenharia da microcirculação está sendo investigado, essencialmente através de duas abordagens. A primeira envolve o desenvolvimento de uma rede vascular altamente interligada dentro da construção in vitro de modo a que, quando implantados, os capilares do leito vascular hospedeiro ligar com aqueles do transplantado construir através de um processo chamado inosculation, garantindo assim a entrega de nutrientes, não só para a periferia mas também para o núcleo. 21,32,33 Isto é chamado de …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado por subvenções do NHMRC e Stafford Fox Fundação Médica. Os autores reconhecem a assistência cirúrgica de Sue McKay, Liliana Pepe, Anna Deftereos e Amanda Rixon do Experimental Médica e Unidade Cirúrgica do Hospital de St. Vincent, Melbourne. O suporte também é fornecido pelo Departamento de Inovação, Indústria do Governo do Estado de Victoria e Programa de Apoio à infra-estrutura operacional do Desenvolvimento Regional.
Materials
| 1 15 Blade Scalpel | Braun | BB515 | |
| 1 Toothed Adson Forceps | Braun | BD527R | |
| 1 Needle Holder | Braun | BM201R | |
| 1 Bipolar Coagulator | Braun | US335 | |
| 1 Micro Needle Holder B-15-8.3 | S & T | 00763 | |
| 1 Micro Dilator Forceps D-5a.2 | S & T | 00125 | |
| 1 Micro Jeweler's Forceps JF-5 | S & T | 00108 | |
| 1 Micro Scissors – Straight SAS-11 | S & T | 00098 | |
| 1 Micro Scissors – Curved SDC-11 | S & T | 00090 | |
| 2 Single Clamps B-3 | S & T | 00400 | |
| 2 10/0 nylon suture | S & T | 03199 | |
| 1 6/0 nylon suture | Braun | G2095469 | |
| 2 4/0 Silk Sutures | Braun | C0760145 | |
| Xilocaine 1% | Dealmed | 150733 | 10 mg/ml |
| Heparin Sodium | Dealmed | 272301 | 5000 UI / ml |
| Ringer Lactate | Baxter | JB2323 | 500 ml |
| 1 dome-shaped tissue engineering chamber | custom made | ||
| 1 flow-through chamber | custom made | ||
| Lectin I, Griffonia Simplicifolia | Vector Laboratories | B-1105 | 1.67 μg/mL |
| Troponin T antibody | Abcam | Ab8295 | 4 μg/mL |
| Human-specific Ku80 antibody | Abcam | Ab80592 | 0.06 μg/mL |
| Desmin antibody | Dako | M0760 | 2.55 μg/mL |
| Cell Tracker CM-DiI dye | Thermo Fisher Scientific | C-7000 | 3 mg/106 cells |
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