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.
В реконструктивной хирургии, существует клиническая необходимость альтернативы нынешним методам аутогенной реконструкции, которые являются сложными, дорогостоящими и торговли один недостаток для другого. Тканевая инженерия держит обещание для решения этого растущего спроса. Тем не менее, большинство тканевой инженерии стратегии не генерировать стабильные и функциональные заменители тканей из-за плохой васкуляризации. Эта статья фокусируется на в естественных условиях тканевой инженерии камерной модели внутренней васкуляризации , где перфузировались артерии и вены либо как петли артериовенозной или конфигурации педикулярного проточного направляется внутри защищенной полой камеры. В этой камере на основе системы ангиогенеза происходит из артериовенозных сосудов и эта система привлекает ишемический и воспалительный приводом эндогенный миграцию клеток, которая постепенно заполняет камеру пространство с фиброзно-сосудистой ткани. Экзогенный клеток / матрица имплантации во время строительства камеры усиливает клеточную Сюрvival и определяет специфику инженерно-технических тканей, которые развиваются. Наши исследования показали, что эта камера модель может успешно генерировать различные ткани, такие как жир, сердечной мышцы, печени и других. Тем не менее, изменения и уточнения необходимы для обеспечения ткани-мишени образование последовательна и воспроизводимым. В данной статье описывается стандартизированный протокол для изготовления двух различных моделей васкуляризированных тканевой инженерии камеры в естественных условиях.
Перерабатывающие функциональной васкуляризированных ткани с использованием тканевой инженерии подход является новой парадигмой в регенеративной медицине. 1,2 Многие подходы для конструирования новой и здоровой ткани для замены поврежденной ткани или дефектных органов были разработаны, 3-6 экспериментально в небольших животных моделей с многообещающий клинический потенциал. 7,8 Однако, васкуляризация остается одной из самых больших проблем для тканевой инженерии , ограничивающих ее потенциал для роста тканей клинически значимого размера. 9
Современные подходы к vascularize ткани следуют либо внешний путь , где новые сосуды растут от реципиента сосудистого русла и вторгнуться на протяжении всего имплантированный ткани создает 10 или внутреннюю васкуляризации путь , где васкулатура растет и расширяется в унисон с вновь развивающейся ткани. 11 Внешняя подход традиционно включает в себя высева клеток на эшафотв пробирке и имплантация полную конструкцию в живом организме животного с ожиданием того, что питательные вещества, ранее предоставленной культуральной среды, будут получены из обращения. 12,13 Концепция упрощенно , как сосудистая врастание происходит слишком медленно , и только очень тонкие имплантаты (< толщиной 1-2 мм) остаются жизнеспособными. Обеспечение питательных веществ и кислорода при помощи достаточного и быстрого васкуляризации лежит в основе каких – либо успешных попыток становятся все более сложными и более крупные тканевой инженерии заменители , такие как кости, мышцы, жир и солидных органов. 14,15 искробезопасности васкуляризация предлагает потенциал более крупные конструкции для развития путем роста прогрессивной ткани, соизмеримых с ее расширяющейся кровоснабжения. Один дизайн имплантации в естественных условиях в камере сосудистой ножке с или без затравки эшафот клеток. 5,6 Это открыло путь к новым процедурам для генерации более толстых внутренне васкуляризированных тканей. 16,17 </ Р>
В последнее время были разработаны стратегии для предварительного vascularize трансплантатов ткани, до имплантации. Эти объединенные сети кровеносных сосудов направлены на срастаться с принимающими судами при имплантации позволяет обеспечить быстрое предоставление полного снабжения кровью , чтобы улучшить выживание всех частей пересаженного трансплантата толстой ткани. 18
Мы впервые в естественных условиях васкуляризированных тканевой инженерии модель в мелких животных , которая включает подкожно имплантировали полужесткий закрытую камеру , содержащую перфузии сосудистую ножку и клеток , содержащих биоматериалов. Камера создает ишемический среду , которая стимулирует ангиогенеза из имплантированных сосудов. 3 сосудистая ножка может быть либо реконструированный петлю артериовенозной или проточный артерии и вены нетронутыми. 3-6,19 This сосудистая ножка рассаду функционирующей и обширная артерио -capillary-венозная сеть, которая связывает в обоих искусстваeriole и венозная заканчивается сосудистой ножке. 3,20 Кроме того, окружающие полые опорные камеры защищает развивающиеся ткани от потенциально деформирующего механические силы и увеличивает ишемические стремление повысить васкуляризации. 3,21,22 Если ножка судно просто имплантировать в нормальная ткань, а не внутри защищаемого пространства камеры, ангиогенеза прекращается по той же шкале, как и обычная рана и без новой ткани будет аккумулировать вокруг ножке. Исследователи использовали эту конфигурацию в естественных условиях для получения трехмерных функциональных конструкций васкуляризирована ткани с поддерживающей сосудистую сеть и клинически значимого размера. 4,23 Кроме того, сконструированные конструкции васкуляризирована ткани с ее неповрежденной сосудистой ножке можно собирать для последующей трансплантации в месте повреждения . 24,25 более клинически осуществимо сценарий будет создание камеры на месте окончательной реконструкции sуч как грудь. Таким образом, De Novo тканевой инженерии подход может иметь клинический потенциал , чтобы обеспечить новый источник функциональной ткани – мишени для реконструктивной хирургии. 26-28
Следующий протокол обеспечит общее руководство для построения васкуляризированных тканевой инженерии камеры в естественных условиях на крысах, которые могут быть адаптированы в различных животных моделях и используемых для изучения сложных процессов ангиогенеза, производства матрицы и клеточной миграции и дифференцировки.
Проектирование микроциркуляции в настоящее время исследуется главным образом с помощью двух подходов. Первый включает в себя разработку высоко взаимосвязанную сосудистую сеть внутри конструкции в пробирке , так что при имплантации, капилляры от хозяина сосудистого русла соедин…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была выполнена при поддержке гранта финансирование из NHMRC и Стаффорд Fox Medical Foundation. Авторы признают хирургической помощи Сью Маккей, Лилиана Пепе, Анна Deftereos и Аманда Риксон опытной медико-хирургического отделения, больницы Сент-Винсент, Мельбурн. Поддержка также обеспечивается Департаментом штата Виктория правительства инноваций, промышленности и Операционной программы Инфраструктура поддержки региональному развитию.
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 |