돼지 Tibial Allotransplantation 외과 신생: 새로운 큰 동물 뼈 나가도록 복합 Allotransplantation 모델

Summary

현재 어떤 종류 vascularized 복합 allotransplantation의 긴-장기-면역 억제, 어려운 생활을 경계 표시에 대 한 지원에 따라 달라 집니다. 선물이 새로운 돼지 tibial VCA 모델 뼈 VCA를 공부 하 고 장기 면역 변조 없이 뼈 생존을 유지 하기 위해 수술 신생의 사용 방법을 설명 하는 데 사용할 수 있습니다.

Abstract

외상, 감염 악성 종양, 선천적인 비정상 인 단편 뼈 손실 주요 재건 도전 남아 있습니다. 현재 치료 옵션 실패와 상당한 사망률의 중요 한 위험을가지고.

뼈의 사용 나가도록 복합 allotransplantation (VCA) 모두 가까운 일치 절제 뼈 크기와 모양 및 개장 하는 치유 및 살아있는 뼈의 잠재력의 제안할 것입니다. 현재, 평생 약물 면역 억제 (IS)가 필요 합니다. 기관 독성, 기회 감염 및 신 생물 위험 같은 비 치명적인 징후를 취급 하는.

우리 이전 VCA 내의 받는 사람 파생된 혈관의 주입에 의해 뼈 및 관절 VCA 생존 쥐와 토끼 긴 장기 면역 억제의 필요 없이 유지 될 수 있습니다 설명 했다. 그것은 측정 흐름 및 활성 뼈 개장, IS의만 2 주를 필요로 자생, neoangiogenic 순환을 생성 합니다. 작은 동물에서 뼈 생리학, 해부학, 면역학에서 실질적으로 사람 다, 임상 응용 프로그램은 착수 하기 전에이 기술을 평가 하는 돼지 뼈 VCA 모델을 개발 했습니다. 미니어처 돼지 allotransplantation 연구, 면역학, 해 부, 생리 및 크기 유사성 그들의 사람에 게 주어진 현재 널리 사용 됩니다. 여기, 우리는 새로운 돼지 orthotopic tibial 뼈 VCA 모델 테스트 VCA 생존 능력을 유지 하기 위해 자생 외과 신생의 역할을 설명 합니다.

모델 재구성 단편 tibial 뼈 결함 크기 및 모양이 일치 수용자 tibial 뼈 세그먼트를 사용 하 여 주요 걸쳐 유카탄 미니어처 돼지에 돼지 백혈구 항 원 (SLA) 불일치 이식. 영양소 선박 수리 및 수용자 tibial 뼈 세그먼트의 골 수 운하로 받는 사람 파생된 자생 혈관의 이식 동시 단기 IS와 함께에서 수행 됩니다. 이 짧은 시간에 대 한 수용자 영양 혈관을 통해 흐름을 유지 하는 이식된 조직에서 개발 하는 neoangiogenic 자생 순환을 수 있습니다. 새로운 자생 순환 약물 치료와 후속 영양 혈관 혈전 증의 다음 뼈 생존 능력을 유지 합니다.

Introduction

큰 단편 뼈가 있는 결함 종은 후 외상, 감염 또는 수술 사지 절약에서 유래한 다. Vascularized 자생 뼈 이식, 뼈 전송, 보 철 교체, cryopreserved 괴 이식 등 현재 재건 옵션 단독 사용 또는 조합에서 중요 한 병 적 상태와 관련 된 고의 높은 요율을 합병증^1,2,3.

Microvascular 네트워크의 형성과 뼈 osteogenic 지원, chondrogenic, 뼈 복구⁴에 필요한 중간 엽 줄기 세포의 항상성 위해 필수적입니다.

생활 수용자 뼈, vascularized 복합 조직 allotransplantation (VCA 뼈), 그것의 영양 작은 꽃 자루의 microsurgical 문 합 수행의 형태로 이식 미래 재건 대안을 나타낼 수 있습니다. Cryopreserved 수용자 뼈 처럼 즉각적인 안정성 밀접 하 게 일치 하는 뼈 결함 형태에 의해 제공 됩니다. 향상 된 치유와 생활의 리 모델링 제공 자생 vascularized 이식 처럼 뼈 조직. Allotransplant 절차에서 장애물 긴-장기-면역 억제 (IS)의 필요를 남아 있습니다. 문제는 더 심각한 골격 조직, 마약 복용 2-3 회 이상의 장기 이식⁵를 요구 하는. 부수적인 위험 기관 독성, 악성 종양, 감염 또는 이식-비교-호스트 질병의 개발을 포함 하 여은이 무생물 중요 한 응용 프로그램⁶에 정당화 하기가 어렵습니다. 그러나, 급성과 만성 거부의 에피소드 현재 장기 IS⁷주요 문제는 남아 있다. 밀접 하 게 조직 적합성 항 원 일치, 기증자 전용 허용 오차를 유발 및 마약 immunotherapy 향상에 지속적인 노력 하지 아직 일상적으로 성공 임상 약물 무료 조직 생존^8,9허용에.

우리 이전 뼈 VCA 생존 능력을 유지 하 고 작은 동물 모델에 이식된 뼈 내의 새로운 자생 순환의 승진에 의해 개장 하는 뼈를 강화 하는 방법을 설명 했다. 이 이식된 자생 조직^10,,1112에서 외과 신생의 추가 사용 하 여 이루어집니다. 수용자 뼈 세그먼트와 영양 뼈 세그먼트 작은 꽃 자루의 문 합 microsurgically 이식 됩니다. 또한 호스트 파생 혈관 수용자 vascularized 뼈 세그먼트의 골 수 운하로 이식 됩니다. 이 2 주 과정에서 수용자 영양 혈관의 patency 마약 면역 억제 유지 됩니다. IS-철수 후 영양소 작은 꽃 자루는 결국 thrombose¹³. 호스트에서 파생 된 혈관에 따라 새로운 모 세관 침대, 조직의 생존을 유지 하기 위해 충분 한 순환을 제공 합니다. 치유 하 고 개장 하는 뼈 골 이후 강화 되 고 신생 결합된^10,,1112. 아니 더 immunotherapy 필수 이며 뼈 생존 한 면역학 유능한 호스트와 기증자 전용 관용의 부재에도 불구 하 고 장기 유지 됩니다.

최고의 치유, 기계적 속성 및 큰 동물 모델에서 면역학의 연구 임상 연습으로 뼈 allotransplantation의이 새로운 방법의 번역 선행 한다. 돼지 모델 같은 VCA 연구^14,,1516에 이상적입니다. 미니어처 돼지 크기와 해부학에 본질적으로 동일한 수술 임 플 란 트 기법을 사용 하 여 골격 재건을 허용 하는 사람에 게 비교할 수 있습니다. 면역학 돼지 잘 돼지 백혈구 항 원 (SLA) haplotypes 등 혈액 종류, 이식 수술에 필요한, 정의 됩니다. 세포 계보 연구는 면역 반응^{17,,1819,,2021}의 상세한 분석으로 섹스 불일치 이식 가능.

여기, 우리는 단편 뼈 손실 및 재구성의 연구에 대 한 적합 한 유카탄 미니어처 돼지에서 뼈 VCA allotransplantation 모델을 설명합니다. 수술 신생의 상호 작용을 조사 하기 위해이 모델을 사용할 수 있습니다 및 단기 뼈 VCA 생존에 그리고 기능, osteocyte 계보를 포함 하 여 뼈 혈액 흐름, 치유 하 고 개장 하는, alloresponsiveness 및도로 역학 다른 혁신적인 면역 modulatory 전략을 테스트 합니다.

Protocol

연구 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC) 메이 요 클리닉의 로체스터에 의해 승인 되었다. 유카탄 미니어처 돼지가 수술 VCA 동안 모두 기증자와 받는 사람으로 봉사 했다. 기증자와 받는 사람 쌍 Sla 22,23주요 불일치를 위해 DNA 시퀀스 돼지 백혈구 항 원 (SLA) haplotyping에 근거 했다. 동물 나이 및 무게 일치와 동일한 혈액형의 했다. 2 수술 팀 동시에 기증?…

Representative Results

설명된 기술 4 개의 SLA 주요 불일치 유카탄 미니어처 돼지와 단편 tibial 결함 크기 일치 tibial VCA를 사용 하 여 개축 성공적으로 수행 했습니다. 뼈 allotransplant의 동시 영양소 선박 수리 및 allotransplant 골 수 운하 내의 받는 사람 동물에서 AV 번들의 주입 허용 즉시 뼈 순환 및 개발을 통해 새로운 자생 혈액 공급의 (그림 1) 시간입니다. 16 주에는 neoangiogenic…

Discussion

Vascularized 수용자 뼈 (뼈 VCA)의 이식 큰 단편 뼈가 있는 결함에 대 한 미래 재건 옵션을 나타낼 수 있습니다. 그러나, 긴-장기-면역 억제 (IS)의 필요와 뼈 VCA 생존에 필요한 중요 한 부작용은이 무생물 중요 한 응용 프로그램⁶에 정당화 하기가 어렵습니다.

돼지 모델 상당한 이점을^{8,9 제공할 수 있습니다 실험실 쥐의 타고 …}

Materials

Xylazine	VetTek, Bluesprings, MO	N/A	2mg/kg
Telazol	Pfizer Inc., NY, NY	2103	5mg/kg
Buprenorphine	Zoo Pharm, Windsor, CO	N/A	0.18mg/kg
Cefazoline	Hospira, Lake Forest, IL	RL-4539	1g
Ethilon sutures	Ethicon, Sommerville, NJ	BV 130-5	9-0
Locking plate	DePuy Synthes Vet, West Chester, PA	VP4041.09	9-hole 3.5mm locking plate
Vicryl sutures	Ethicon, Sommerville, NJ	J808T	2-0, 3-0
Tegaderm	3M Health Care, St. Paul, MN	16006	15x10cm
Hickman catheter	Bard Access System Inc., Salt Lake City, UT	600560	9.6 French
Carprofen	Zoetis Inc., Kalamazoo, MI	1760R-60-06-759	4mg/kg
Tacrolimus	Sandoz Inc., Princeton, NJ	973975	(0.8-1.5mg/kg/day)
Mycophenolate Mofetil	Sandoz Inc., Princeton, NJ	772212	(50-70mg/kg/day)
Methylprednisolone sodium succinate	Pfizer Inc., NY, NY	2375-03-0	500 mg
Gentamicin	Sparhawk Laboratories, Lenexa, KS	1405-41-0	3mg/kg
Dermabond Prineo	Ethicon, San Lorenzo, Puerto Rico	6510-01-6140050
Isoflurane 99.9% 250 ml	Abbott Animal  Health	05260-5
Lactated Ringer's 1L	Baxter Corporation	JB1064
Saline 0.9%, 1 L	Baxter Corporation	60208
Ceftiofur	Pfizer Canada Inc.	11103	5mg/kg
Microfil	Flow Tech Inc, Carver, MA	MV-122	125 ml
Decalcifying Solution	Thermo Fisher Scientific, Chesire, WA, UK	8340-1