Génie tissulaire par Intrinsic vascularisation dans un<em> In Vivo</em> Tissue Chambre Ingénierie
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
En chirurgie reconstructive, il existe un besoin clinique pour une alternative aux méthodes actuelles de reconstruction autologue qui sont complexes, coûteux et le commerce un défaut pour un autre. L'ingénierie tissulaire détient la promesse de répondre à cette demande croissante. Cependant, la plupart des stratégies d'ingénierie tissulaire ne parviennent pas à générer des substituts de tissus stables et fonctionnels en raison de la mauvaise vascularisation. Ce document met l' accent sur une in vivo ingénierie tissulaire modèle de chambre de vascularisation intrinsèque où une artère et une veine perfusée soit comme une boucle artérioveineuse ou une configuration de pédicule accréditive est dirigé dans une chambre creuse protégée. Dans ce système à base de chambre germination angiogénique se produit à partir des vaisseaux artério-veineuses et ce système attire la migration cellulaire endogène ischémique et inflammatoire entraîné qui remplit progressivement l'espace de chambre avec le tissu fibro-vasculaire. cellulaire exogène / matrice implantation au moment de la construction de la chambre améliore la cellule survival et détermine la spécificité des tissus d'ingénierie qui se développent. Nos études ont montré que ce modèle de chambre peut générer avec succès différents tissus tels que la graisse, le muscle cardiaque, le foie et d'autres. Cependant, des modifications et des améliorations sont nécessaires pour assurer le tissu cible formation est cohérente et reproductible. Cet article décrit un protocole normalisé pour la fabrication de deux modèles de la chambre de l' ingénierie tissulaire vascularisé différentes in vivo.
Introduction
Fabricating tissu vascularisé fonctionnelle en utilisant une approche d'ingénierie tissulaire est un nouveau paradigme dans la médecine régénérative. 1,2 De nombreuses approches pour concevoir un tissu nouveau et sain pour le remplacement des tissus lésés ou organes défectueux ont été développés, 3-6 expérimentalement dans des modèles animaux de petite taille avec potentiel clinique prometteur. 7,8 Cependant, vascularisation reste l' un des grands défis pour l' ingénierie tissulaire limitant son potentiel de croissance des tissus de taille cliniquement pertinente. 9
Les approches actuelles de vascularisation des tissus soit suivre une voie extrinsèque où de nouveaux vaisseaux se développent à partir du lit vasculaire bénéficiaire et envahissent tout le tissu implanté construit 10 ou une voie de vascularisation intrinsèque où la vascularisation grandit et se développe à l' unisson avec le tissu nouvellement en développement. 11 L'approche extrinsèque implique habituellement des cellules d'ensemencement sur un échafaudagein vitro et l' implantation de la construction complète dans l'animal vivant dans l'espoir que les nutriments, précédemment fournis par les milieux de culture, sera provient de la circulation. 12,13 Le concept est simpliste que la croissance interne vasculaire est trop lent et les implants très minces (< 1-2 mm d'épaisseur) restera viable. Fournir des éléments nutritifs et de l' oxygène au moyen d'une vascularisation suffisante et rapide est au cœur de toutes les tentatives réussies pour cultiver des substituts du génie tissulaire plus complexes et plus grands tels que les os, les muscles, la graisse et les organes solides. 14,15 vascularisation Intrinsic offre le potentiel de les grandes constructions de développer par la croissance progressive des tissus en rapport avec son approvisionnement en sang en pleine expansion. Une conception est l'implantation in vivo dans une chambre d'un pédicule vasculaire avec ou sans un échafaudage tête de série de cellules. 5,6 Cela a ouvert la voie à de nouvelles procédures pour la production de tissus plus épais intrinsèquement vascularisées. 16,17 </ P>
Plus récemment, des stratégies ont été développées pour des greffes de tissus, avant l'implantation pré-vascularisation. Ces réseaux de vaisseaux sanguins intégrés sont destinés à inosculate avec des navires d'accueil à l' implantation permettant la mise à disposition rapide d'un approvisionnement en sang complet pour améliorer la survie de toutes les parties d'une greffe de tissu épais transplanté. 18
Nous avons lancé un modèle in vivo vascularisé en ingénierie tissulaire chez les petits animaux qui comporte une semi-rigide chambre fermée d'implantation sous – cutanée contenant un pédicule vasculaire perfusé et des biomatériaux contenant des cellules. La chambre crée un environnement ischémique qui stimule la germination angiogénique des vaisseaux implantés. 3 Le pédicule vasculaire peut être soit une boucle artérioveineuse reconstruite ou une artère accréditive intacte et de la veine. 3-6,19 Ce vasculaires pousses pédiculaires un de fonctionnement et une vaste artério -capillary-veineuse réseau qui relie à la fois l'arteriole veineuse et se termine avec le pédicule vasculaire. 3,20- En outre, la chambre de support creux entourant protège le tissu se développant à partir des forces mécaniques déformant potentiellement et prolonge le disque ischémique pour améliorer la vascularisation. 3,21,22 Si le pédicule de la cuve est simplement implanté dans tissu normal et non pas à l'intérieur de l'espace protégé de la chambre, la germination angiogénique cesse le long de la même ligne de temps comme une blessure normale et aucun nouveau tissu accumulera autour du pédicule. Les enquêteurs ont utilisé cette configuration in vivo pour produire des constructions de tissu en trois dimensions fonctionnelles vascularisées avec vascularisation de soutien et de la taille cliniquement pertinente. 4,23 En outre, les constructions de tissus vascularisés ingénierie avec son pédicule vasculaire intact peuvent être récoltées pour une transplantation ultérieure au site de la lésion . 24,25 Un scénario plus cliniquement réalisable serait de créer la chambre sur le site définitif pour la reconstruction sette comme la poitrine. Ainsi, ce tissu de novo approche d'ingénierie pourrait avoir un potentiel clinique pour fournir une nouvelle source de tissu cible fonctionnelle pour la chirurgie reconstructive 26-28.
Le protocole suivant constitue un guide général pour la construction d' une chambre d'ingénierie tissulaire vascularisé in vivo chez le rat, ce qui pourrait être adapté à différents modèles animaux et utilisé pour examiner les procédés complexes de l' angiogenèse, la production de matrice et de la migration et la différenciation cellulaire.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ingénierie de la microcirculation est actuellement étudiée essentiellement à travers deux approches. La première consiste à développer un réseau vasculaire fortement interconnecté au sein de la construction in vitro de telle sorte que lorsqu'ils sont implantés, les capillaires du lit vasculaire de l' hôte se connecter avec ceux de la transplantation de construire à travers un processus appelé anastomose, assurant ainsi la livraison de nutriments non seulement à la périphérie , mais égal…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par les subventions du NHMRC et la Fondation médicale Stafford Fox. Les auteurs reconnaissent l'assistance chirurgicale de Sue McKay, Liliana Pepe, Anna Deftereos et Amanda Rixon du Experimental médicale et Unité de chirurgie, Hôpital St. Vincent, Melbourne. Un soutien est également fourni par le Département du gouvernement de l'État de Victoria Innovation, Industrie et du Programme d'appui aux infrastructures opérationnelles de développement régional.
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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