Sıçan Vivo içinde kısmi karaciğer Dairesi'nde için bir temel olarak yeni bir cerrahi teknik
Summary
Biz daha fazla vivo içinde kısmi karaciğer gelecekte mühendislik eğitimi için bir önkoşul olarak köstebeğiyle vivo içinde tek karaciğer lob perfüzyon modeli için yeni bir cerrahi teknik kurmak.
Abstract
Organ mühendislik kullanılabilir karaciğer organ yerine ekimi oluşturmak için yeni bir stratejidir. Son zamanlarda, vivo içinde karaciğer mühendislik, repopulation tarafından takip vivo içinde organ decellularization de dahil olmak üzere, umut verici bir yaklaşım ex vivo karaciğer mühendislik üzerinde ortaya çıkmıştır. Ancak, ameliyat sonrası hayatta kalma elde değil. Bu çalışmada vivo içinde karaciğer Mühendislik için bir önkoşul olarak vivo içinde seçime bağlı karaciğer lob perfüzyon sıçanlarda bir roman cerrahi teknik geliştirmektir. Biz sadece sol yan lob aracılığıyla devre yan yol oluşturun. Sonra sol lateral lob heparinized serum periosteum. Deneme 4 grup ile gerçekleştirilir (n = 3 fareler grup başına) farklı perfüzyon 20 dk, 2 h, 3 h ve 4 h hayatta kalma, hem de renk macroscopically görünür bir değişiklik ve kan hücreleri histolojik olarak kararlı yokluğu göre Portal triad ve sinusoids başarılı modeli kurulması için bir göstergesi olarak alınır. Sonra seçici perfüzyon sol yan lob sol yan lob, gerçekten de, soluk sarı kırmızı döndü gözlemlemek. Histolojik değerlendirme, hiçbir kan hücreleri portal ven, merkezi ven ve sinusoids dalında görülebilir. Sol yan lob bloke damarları yeniden açılması sonra kırmızıya döner. 12/12 fareler yordamı bir haftadan fazla hayatta kaldı. Vivo içinde tek karaciğer lob perfüzyon bir haftadan daha uzun yaşam süresi ile cerrahi bir modeli rapor için ilk sırada. Daha önce yayımlanmış rapora aksine, burada sunulan tekniğinin en önemli avantajı bu perfüzyon karaciğer % 70 tüm prosedürü korunur. Bu teknik kurulması vivo içinde kısmi karaciğer mühendislik decellularization ve recellularization de dahil olmak üzere sıçanlarda için bir temel sağlar.
Introduction
Organ nakli için göstergeler sürekli genişletiyoruz. Buna ek olarak, organ bağışı oranları ve organları genel kalitesini, greft için artan bir talep lider kabul etmediğinizi. Karaciğer nakli bekleyen listesine aday sayısı devam artırmak (Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri, 11,340 hastaların 2016 yılında eklenen karşılaştırıldığında 10,636 ile 2015 yılında)1. Önemli çabalara rağmen mevcut organ sayısı klinik ihtiyaçlarını karşılamıyor. Karaciğer hastalığı olaylarının artması nedeniyle, birçok hasta ile son aşama karaciğer hastalıkları die önce bir donör organ nakli bekleme listesinde kullanılabilir duruma gelir. Donör karaciğer nakli için büyük talebi karşılamak için2alternatif yaklaşımlar karaciğer dokusu mühendislik prensipleri etkin olarak davranıyorsunuz kullanarak takip etti. Günümüzde karaciğer mühendislik yeni geliştirilen biyolojik tekniği bu sıkıntısı üstesinden gelebilir.
Karaciğer mühendislik iki adımdan oluşur: bir acellular iskele iskele repopulation tarafından takip, nesil. Bir biyolojik acellular karaciğer iskele elde etmek için explanted karaciğer periosteum ile damar sistemi hücresel malzeme karaciğer kaldırabilirsiniz iyonik veya Nonyonik deterjanlar ile gerçekleştirilir. Çoğu önceki çalışmalarda, bir biyolojik acellular karaciğer iskele perfüzyon karaciğer Sodyum Lauryl Sülfat ve TritonX100 bir kombinasyonu ile sağlanır. Tüm hücreleri hücre dışı matriks yapısını devam edildi, ancak sonuç olarak çıkarıldı. Organ iskele olgun hücreler, hepatosellüler, yanı sıra endotel hücre satırları ve birincil tetkikine veya endotel hücreleri veya mezenkimal kök hücre (MSC) eşzamanlı uygulama olmadan reseeded. Çoğu araştırmacılar odak ex vivo karaciğer mühendislik3,4,5,6,7,8,9,10 11,12,13,14. Ancak, çoğu önceki çalışmalarda sadece küçük parçalar halinde yeniden iskele küpleri farklı heterotopik implantasyon siteleri nakledilen. Bazı çalışmalarda, kısmi yeniden iskele yardımcı bir greft nakledilen. Ancak, maksimum bildirilen yaşam süresi sadece 72 h8,14oldu. Bildiğimiz gibi bir repopulated tam karaciğer nakli orthotopic nakli hakkı henüz gerçekleştirilen veya hakkında yayınlandı. Uzun vadeli işlevi ve mühendislik organ nakli hala onların bebeklik vardır. Bu nedenle, ex vivo karaciğer Mühendislik için alternatif bir yaklaşım gereklidir.
Vivo karaciğer mühendislik hepatik repopulation fizyolojik koşullar altında çalışmaya alternatif temsil edebilir. Vivo karaciğer mühendislik ex vivo karaciğer Dairesi’ne göre avantajları manifold. Vivo yeniden kısmi karaciğer iskele fizyolojik kan perfüzyon uygun sıcaklık, yeterli oksijen, besin ve büyüme faktörleri ex vivo perfüzyon yapay kültür orta ile aksine tabi tutulur. Ayrıca, kalan kısmi normal karaciğer başta olmak üzere uzun süreli sağkalım izin hepatik fonksiyon tutar. Bir implant ex vivo mühendislik karaciğer grefti deneysel hayvan uzun vadeli yaşama, karaciğer fonksiyon8tarafından sürdürülmesi hala yetersiz olduğu için biz sonuçta olmak o vivo içinde kısmi karaciğer engineeringwould öngörülüyor bir ex vivodaha uzun hayatta kalma gözlemleri ile mühendislik karaciğerleri evrimi daha fazla çalışmaya gelecek vaat eden model.
Son zamanlarda, bir araştırma grubu (Pan ve iş arkadaşları), ilk kez bir teknik15mühendislik vivo içinde karaciğer sundu. Onlar sağ inferior karaciğer lob anatomik ve teknik sorunlara rağmen yaşayan sıçanlarda izole perfüzyon elde etti. Vivo repopulation bir sıçan birincil hepatosit hücre satırı kullanarak ilk intraoperatif sonuçlarını rapor ettiler. Ancak, Pan ve ark. vivo içinde cerrahi perfüzyon modeli dezavantajları vardır. Onlar tek karaciğer lob perfüzyon içinde rats tamamen engelleme portal ven ve hayvan için ciddi zarar verebilir inferior vena kava pahasına elde etti. Deneysel fareler intraoperatif gözlem zaman sadece 6 saat sonra kurban edildi. Bu nedenle, in vivo karaciğer lob perfüzyon tekniği daha da ameliyat sonrası hayatta kalma ulaşmak için iyileştirilmesi gerektiğini.
Vivo karaciğer lob perfüzyon, hepatik anatomi sıçan16, hemodinamik fareler17ve karaciğer Biyomühendislik izleme için portal ven cannulation teknik önceki çalışmalarda temel için bir roman hayatta kalma model geliştirdik 18 , 19. yordamı için önemli adımlar Şekil 1A – 1Egösterilmiştir.
Bu tekniği bu deneysel vivo içinde perfüzyon modeli temel araştırma kısmi organ tedavi için uyuşturucu ile infüzyon, in vivo decellularization tarafından organ hastalıkları için kimyasal bir rezeksiyon olarak kullanmak isteyenler için uygundur (Örneğin , karaciğer kanseri), in vivo hücre kültüründe ex vivo iki boyutlu ve üç boyutlu karşılaştırma decellularized matris hücre kültür sistemleri20,21,22,23 , 24 , 25 , 26ve in vivo mühendislik decellularization ve repopulation tarafından karaciğer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Engelleme ve sıvı bir giriş olarak bir kateter ile sol portal ven ve sıvı bir çıkış olarak başka bir kateter ile sol yanal hepatik ven cannulating, biz başarılı bir şekilde sol yan lob içinde bir vivo içinde sıvı yan yol gösteren oluşturulan Teknik cannulation kapları küçük boyutu ve kanama neden yüksek bir risk nedeniyle son derece zor olsa da, mümkün olabilir. 4 saatlik bir uzun perfüzyon süre geçiren fareler bile en az 1 hafta fareler bu cerrahi işlem tahammül olabilir gösteri…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar Jens Geiling Anatomi Enstitüsü üzerinden teşekkür etmek istiyorum ben, Jena Üniversitesi Hastanesi sıçan karaciğer anatomi şematik çizimler üretmek için.
Materials
| Perfusion Pump | |||
| Perfusor VI | B. Braun, Melsungen | ||
| Catheter | |||
| Versatus-W Catheter | Terumo | SR+DU2419PX | 24G, 0.74×19mm |
| Versatus-W Catheter | Terumo | SR+DU2225PX | 22G, 0.9×25mm |
| micro surgical instrument | |||
| micro scissors | F·S·L | No. 14058-09 | |
| micro serrefine | F·S·L | No.18055-05 | |
| Micro clamps applicator | F·S·L | No. 18057-14 | |
| Straight micro forceps | F·S·L | No. 00632-11 | |
| Curved micro forceps | F·S·L | No. 00649-11 | |
| micro needle-holder | F·S·L | No. 12061-01 | |
| general surgical instruments | |||
| standard sissors | F·S·L | ||
| mosquito clamp | F·S·L | ||
| serrated forcep | F·S·L | ||
| teethed forcep | F·S·L | ||
| needle-holder | F·S·L | ||
| suture | |||
| 4-0 prolene | ethicon | ||
| 4-0 ETHICON*II | ethicon | ||
| 6-0 silk | ethicon | ||
| 11-0 polyamide | ethicon | ||
Riferimenti
- Kim, W. R., et al. OPTN / SRTR 2016 Annula Data Report: Liver. American Journal of Transplantation. Suppl. 1, 172-253 (2018).
- Palakkan, A. A., Hay, D. C., Anil Kumar, P. R., Kumary, T. V., Ross, J. A. Liver tissue engineering and cell sources: issues and challenges. Liver International. 33, 666-676 (2013).
- Hynes, R. O. The extracellular matrix: not just pretty fibrils. Science. 326, 1216-1219 (2009).
- Flaim, C. J., Chien, S., Bhatia, S. N. An extracellular matrix microarray for probing cellular differentiation. Nature Methods. 2, 119-125 (2005).
- Wells, R. G. The role of matrix stiffness in regulating cell behavior. Hepatology. 47, 1394-1400 (2008).
- Ren, H., et al. Evaluation of two decellularization methods in the development of a whole-organ decellularized rat liver scaffold. Liver International. 33, 448-458 (2013).
- Yagi, H., et al. Human-scale whole-organ bioengineering for liver transplantation: a regenerative medicine approach. Cell Transplantation. 22, 231-242 (2013).
- Jiang, W. C., et al. Cryo-chemical decellularization of the whole liver for mesenchymal stem cells-based functional hepatic tissue engineering. Biomaterials. 35, 3607-3617 (2014).
- Uygun, B. E., et al. Organ reengineering through development of a transplantable recellularized liver graft using decellularized liver matrix. Nature Medicine. 16, 814-820 (2010).
- Baptista, P. M., et al. The use of whole organ decellularization for the generation of a vascularized liver organoid. Hepatology. 53, 604-617 (2011).
- Bruinsma, B. G., Kim, Y., Berendsen, T. A., Yarmush, M. L., Uygun, B. E. Layer-by-layer heparinization of decellularized liver matrices to reduce thrombogenicity of tissue engineered grafts. Journal of Clinical and Translational Research. 1 (1), (2015).
- Park, K. M., et al. Decellularized Liver Extracellular Matrix as Promising Tools for Transplantable Bioengineered Liver Promotes Hepatic Lineage Commitments of Induced Pluripotent Stem Cells. Tissue Engineering Part A. 22, 449-460 (2014).
- Ko, I. K., et al. Bioengineered transplantable porcine livers with re-endothelialized vasculature. Biomaterials. 40, 72-79 (2015).
- Bao, J., et al. Construction of a portal implantable functional tissue-engineered liver using perfusion-decellularized matrix and hepatocytes in rats. Cell Transplantation. 20, 753-766 (2011).
- Pan, J., et al. In-vivo organ engineering: Perfusion of hepatocytes in a single liver lobe scaffold of living rats. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 80, 124-131 (2016).
- Madrahimov, N., et al. Marginal hepatectomy in the rat: from anatomy to surgery. Annals of Surgery. 244, 89-98 (2006).
- Mussbach, F., Settmacher, U., Dirsch, O., Dahmen, U. Bioengineered Livers: A New Tool for Drug Testing and a Promising Solution to Meet the Growing Demand for Donor Organs. European Surgical Research. 57, 224-239 (2016).
- Mussbach, F., Settmacher, U., Dirsch, O., Dahmen, U. Liver engineering as a new source of donor organs: A systematic review. Der Chirurg. 87, 504-513 (2016).
- Xie, C., et al. Monitoring of systemic and hepatic hemodynamic parameters in mice. Journal of Visualized Experiments. (92), e51955 (2014).
- Zhou, P., et al. Decellularization and Recellularization of Rat Livers With Hepatocytes and Endothelial Progenitor Cells. Artificial Organs. 40, E25-E38 (2016).
- Yagi, H., et al. Human-scale whole-organ bioengineering for liver transplantation: a regenerative medicine approach. Cell Transplantation. 22, 231-242 (2013).
- Otsuka, H., Sasaki, K., Okimura, S., Nagamura, M., Nakasone, Y. Micropatterned co-culture of hepatocyte spheroids layered on non-parenchymal cells to understand heterotypic cellular interactions. Science and Technology of Advanced Materials. 14, 065003 (2013).
- Bale, S. S., et al. Long-term coculture strategies for primary hepatocytes and liver sinusoidal endothelial cells. Tissue Engineering Part C: Methods. 21, 413-422 (2015).
- Wu, Q., et al. Optimizing perfusion-decellularization methods of porcine livers for clinical-scale whole-organ bioengineering. BioMed Research International. , 785474 (2015).
- Barakat, O., et al. Use of decellularized porcine liver for engineering humanized liver organ. Journal of Surgical Research. 173 (1), e11-e25 (2012).
- Navarro-Tableros, V., et al. Recellularization of rat liver scaffolds by human liver stem cells. Tissue Engineering Part A. 21 (11-12), 1929-1939 (2015).
