En pålitlig svin fascio-kutan klaffmodell för vaskulariserade komposit allografts bioengineering studier
Summary
Detta protokoll beskriver svinfascio-kutan klaffmodell och dess potentiella användning i vaskulariserad kompositvävnadsforskning.
Abstract
Vaskulariserade kompositallografter (VCA) såsom hand-, ansikts- eller penistransplantation representerar den banbrytande behandlingen för förödande huddefekter, som misslyckas med de första stegen i den rekonstruktiva stegen. Trots lovande estetiska och funktionella resultat är den viktigaste begränsande faktorn fortfarande behovet av en drastiskt tillämpad livslång immunsuppression och dess välkända medicinska risker, vilket förhindrar bredare indikationer. Därför är det viktigt att lyfta immunbarriären i VCA för att tippa den etiska skalan och förbättra patienternas livskvalitet med hjälp av de mest avancerade kirurgiska teknikerna. De novo skapandet av ett patientspecifikt transplantat är det kommande genombrottet inom rekonstruktiv transplantation. Med hjälp av vävnadstekniktekniker kan VCA frigöras från donatorceller och anpassas för mottagaren genom perfusion-decellularisering-recellularisering. För att utveckla denna nya teknik krävs en storskalig VCA-modell för djur. Därför representerar svinfascio-kutana flikar, bestående av hud, fett, fascia och kärl, en idealisk modell för förstudier i VCA. Ändå inkluderar de flesta VCA-modeller som beskrivs i litteraturen muskler och ben. Detta arbete rapporterar en pålitlig och reproducerbar teknik för saphenös fascio-kutan klaffskörd hos svin, ett praktiskt verktyg för olika forskningsområden, särskilt vaskulariserad kompositvävnadsteknik.
Introduction
Vaskulariserade sammansatta allografter (VCA) har revolutionerat behandlingen av svåra att reparera kroppsdelsförluster, såsom händer, ansikte och penis 1,2,3. Tyvärr har de första långsiktiga resultaten4 visat att livslång administrering av högdos immunsuppressiva medel kan leda till allvarliga medicinska tillstånd, inklusive diabetes, infektioner, neoplasi och reno-vaskulär dysfunktion5. På senare tid har expert-VCA-team varit tvungna att hantera risken för kronisk avstötning som leder till transplantatförlust och utföra de första ansiktsretransplantationsfallen 6,7. Olika strategier har beskrivits för att övervinna begränsningarna av immunsuppression vid VCA. Den första förlitar sig på att fastställa långsiktig transplantattolerans genom att inducera ett immunblandat chimerismtillstånd i allograftmottagaren 8,9. Den andra handlar om att skapa ett patientspecifikt transplantat via vävnadsteknik.
Nyligen har perfusionsdecellularisering av biologiska vävnader genererat inhemska extracellulära matrisställningar (ECM), vilket möjliggör bevarande av kärlnätverket och vävnadsarkitekturen hos hela organ10. Därför skulle recellulariseringen av dessa ECM med mottagarspecifika celler skapa ett anpassat transplantat fritt från immunbegränsningar. I forskning om VCA-bioteknik har flera team decellulariserat och erhållit sådan ECM som bevarar hela arkitekturen11,12,13. Recellulariseringsprocessen är dock fortfarande utmanande och har inte lyckats i stordjursmodellerna14,15. Utvecklingen av denna banbrytande teknik skapar ett behov av tillförlitliga och reproducerbara modeller för sammansatta vävnader för stora djur. Svinmodeller representerar det yttersta valet i utvecklingspipelinen för bioteknik, eftersom svinhud uppvisar de närmaste anatomiska och fysiologiska egenskaperna till mänsklig hud16. Användningen av fascio-kutana flikar (FCF) är idealisk under de första stegen mot skapandet av “skräddarsydda” vaskulariserade kompositvävnadstransplantat. Faktum är att FCF är en elementär VCA-modell som innehåller hud-, fett-, fascia- och endotelceller. En beskrivning av svinmyokutana flikar17 och osteomyokutana flikar18 finns i litteraturen. Ändå saknas fokus på fascio-kutana flikar skördetekniker.
Därför syftar denna studie till att ge forskare en detaljerad beskrivning av en svinsaphenös FCF-upphandlingsteknik och skildra alla klaffens egenskaper för dess användning inom många forskningsområden, särskilt inom vaskulariserad kompositvävnadsteknik.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denna artikel beskriver en pålitlig och reproducerbar fasciokutan flik skördad på svinbakben. Genom att följa detta steg-för-steg-kirurgiska protokoll kommer det att vara möjligt att anskaffa två flikar på endast ett djur på mindre än 2 timmar. Det mest kritiska steget i operationen är skelettiseringen av den vaskulära pedikeln i gracilismuskelfibrerna, vilket kräver en grundlig dissektion av en skicklig kirurg. Att säkra huden mot fascian med kutana suturer är ett viktigt tips för att undvika en skjuvnin…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete finansierades av Shriners Hospitals for Children bidrag #85127 (BEU och CLC) och #84702 (AA). Författarna vill tacka stiftelsen “Gueules Cassées” för lönestödet till stipendiaterna som är involverade i det projektet.
Materials
| 18 G angiocatheter | BD Insyte Autoguard | 381409 | |
| 20 G angiocatheter | BD Insyte Autoguard | 381411 | |
| Adson Tissue Forceps, 11 cm, 1 x 2 Teeth with Tying Platform | ASSI | ASSI.ATK26426 | |
| Atropine Sulfate | AdvaCare | 212-868 | |
| Bipolar cords | ASSI | 228000C | |
| Buprenorphine HCl | Pharmaceutical, Inc | 42023-179-01 | |
| Dilating Forceps | Fine science tools (FST) | 18131-12 | |
| Endotrachel tube | Jorgensen Labs | JO615X | size from 6 to 15mm depending on the pig weight |
| Ethilon 3-0 16 mm 3/8 | Ethicon | MPVCP683H | |
| Euthasol | Virbac AH | 200-071 | |
| Heparin Lock Flush Solution, USP, 100 units/mL | BD PosiFlush | 306424 | |
| Isoflurane | Patterson Veterinary | 14043-704-06 | |
| Jewelers Bipolar Forceps Non Stick 11 cm, straight pointed tip, 0.25 mm tip diameter | ASSI | ASSI.BPNS11223 | |
| Metzenbaum scissors 180 mm | B Braun | BC606R | |
| Microfil blue | Flow tech | LMV-120 | |
| Microfil dilution | Flow tech | LMV-112 | colored filing solution |
| Monopolar knife | ASSI | 221230C | |
| N°15 scalpel blade | Swann Morton | NS11 | |
| Omnipaque | General Electric | 4080358 | contrast product |
| Perma-Hand Silk 3-0 | Ethicon | A184H | |
| Small Ligaclip | Ethicon | MCM20 | |
| Stevens scissors 115 mm | B Braun | BC008R | |
| Telazol | Zoetis | 106-111 | |
| Xylamed (xylazine) | Bimeda | 200-529 |
Riferimenti
- Dubernard, J. M., et al. Human hand allograft: Report on first 6 months. The Lancet. 353 (9161), 1315-1320 (1999).
- Meningaud, J. P., et al. Procurement of total human face graft for allotransplantation: A preclinical study and the first clinical case. Plastic and Reconstructive Surgery. 126 (4), 1181-1190 (2010).
- Cetrulo, C. L., et al. Penis transplantation: First US experience. Annals of Surgery. 267 (5), 983-988 (2018).
- Lantieri, L., et al. Face transplant: Long-term follow-up and results of a prospective open study. Lancet. 388 (10052), 1398-1407 (2016).
- Derek, E., Dhanireddy, K. Immunosuppression. Current Opinion in Organ Transplantation. 17 (6), 616-618 (2012).
- Lantieri, L., et al. First human facial retransplantation: 30-month follow-up. Lancet. 396 (10264), 1758-1765 (2020).
- Kauke, M., et al. Full facial retransplantation in a female patient-Technical, immunologic, and clinical considerations. American Journal of Transplantation. 21 (10), 3472-3480 (2021).
- Leonard, D. A., et al. Vascularized composite allograft tolerance across MHC barriers in a large animal model. American Journal of Transplantation. 14 (2), 343-355 (2014).
- Kawai, T., et al. HLA-mismatched renal transplantation without maintenance immunosuppression. The New England Journal of Medicine. 368 (19), 1850-1852 (2013).
- Badylak, S. F., Taylor, D., Uygun, K. Whole-organ tissue engineering: Decellularization and recellularization of three-dimensional matrix scaffolds. Annual Review of Biomedical Engineering. 13, 27-53 (2011).
- Jank, B. J., et al. Creation of a bioengineered skin flap scaffold with a perfusable vascular pedicle. Tissue Engineering Part A. 23 (13-14), 696-707 (2017).
- Jank, B. J., et al. Engineered composite tissue as a bioartificial limb graft. Biomaterials. 61, 246-256 (2015).
- Duisit, J., et al. Decellularization of the porcine ear generates a biocompatible, nonimmunogenic extracellular matrix platform for face subunit bioengineering. Annals of Surgery. 267 (6), 1191-1201 (2018).
- Lupon, E., et al. Engineering Vascularized composite allografts using natural scaffolds: A systematic review. Tissue Engineering Part B: Reviews. , (2021).
- Duisit, J., Maistriaux, L., Bertheuil, N., Lellouch, A. G. Engineering vascularized composite tissues by perfusion decellularization/recellularization: Review. Current Transplantation Reports. 8, 44-56 (2021).
- Sullivan, T. P., Eaglstein, W. H., Davis, S. C., Mertz, P. The pig as a model for human wound healing. Wound Repair and Regeneration: Official Publication of the Wound Healing Society [and] the European Tissue Repair Society. 9 (2), 66-76 (2001).
- Haughey, B. H., Panje, W. R. A porcine model for multiple musculocutaneous flaps. The Laryngoscope. 99 (2), 204-212 (1989).
- Ibrahim, Z., et al. A modified heterotopic swine hind limb transplant model for translational vascularized composite allotransplantation (VCA) research. Journal of Visualized Experiments. (80), e50475 (2013).
- Rosh, E. H., Vistnes, L. M., Ksander, G. A. The panniculus carnosus in the domestic pic. Plastic and Reconstructive Surgery. 59 (1), 94-97 (1977).
- Alessa, M. A., et al. Porcine as a training module for head and neck microvascular reconstruction. Journal of Visualized Experiments. (139), e58104 (2018).
- Minqiang, X., Jie, L., Dali, M., Lanhua, M. Transmidline abdominal skin flap model in pig: Refinements and advancements. Journal of Reconstructive Microsurgery. 28 (02), 111-118 (2012).
- Bodin, F., et al. Porcine model for free-flap breast reconstruction training. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 68 (10), 1402-1409 (2015).
- Kadono, K., Gruszynski, M., Azari, K., Kupiec-Weglinski, J. W. Vascularized composite allotransplantation versus solid organ transplantation: Innate-adaptive immune interphase. Current Opinion in Organ Transplantation. 24 (6), 714-720 (2019).
- Kruit, A. S., et al. Rectus Abdominis flap replantation after 18 h hypothermic extracorporeal perfusion-A Porcine Model. Journal of Clinical Medicine. 10 (17), 3858 (2021).
