후두 이식 연구를 위한 이종 마우스 모델
Summary
이 원고의 목적은 마우스에서 이종 후두 이식을 수행하는 데 필요한 미세 수술 단계를 설명하는 것입니다. 후두 이식의 다른 동물 모델과 비교하여이 마우스 모델의 장점은 비용 효율성과 면역 학적 분석 및 데이터의 가용성입니다.
Abstract
후두 이종 이식은 기술적으로 어려운 절차이지만 다른 동물 모델에 비해 더 과학적인 분석과 비용 이점을 제공합니다. 2009 년 Shipchandler et al.에 의해 처음 설명되었지만,이 기술은 미세 수술 기술을 배우는 데 어려움과 그것을 습득하는 데 필요한 시간으로 인해 널리 사용되지 않습니다. 이 백서에서는 이 기술의 효과적인 사용을 장려하기 위해 수술 단계와 피해야 할 잠재적인 함정에 대해 자세히 설명합니다.
이 모델에서 기증자 후두의 양측 경동맥은 수용자 경동맥과 외부 경정맥에 문합되어 이식편을 통한 혈류를 허용합니다. 혈류는 이식편 양측 경동맥의 혈액 충전, 이식편의 갑상선 붉어짐, 이식편의 미세 혈관 출혈의 시각화를 통해 수술 중 확인할 수 있습니다. 성공을위한 중요한 요소에는 이식 혈관의 섬세한 보존, 올바른 크기의 동맥 절개술 및 정맥 절개술, 동맥 동맥 및 동맥 정맥 문합에 적절한 수의 봉합사를 사용하여 누출없이 혈관을 고정하고 폐색을 방지하는 것이 포함됩니다.
누구나 충분한 교육을 통해 이 모델에 능숙해질 수 있으며 약 3시간 내에 절차를 수행할 수 있습니다. 성공적으로 수행되면 이 모델을 통해 면역학적 연구를 쉽고 저렴한 비용으로 수행할 수 있습니다.
Introduction
돌이킬 수없는 후두 손상 또는 후두암으로 고통받는 환자의 경우 전체 후두 절제술이 종종 유일한 옵션1입니다. 전체 후두 절제술은 환자가 스스로 숨을 쉬고 말할 수 없는 상태로 만들고 사회적,심리적 고통을 경험하게 합니다2. 전체 후두 절제술이 필요한 후두암 환자는 후두 이식의 훌륭한 잠재적 후보입니다. 돌이킬 수없는 후두 손상 환경에서 인간 후두 이식이 수행되었지만 종양 재발에 대한 두려움, 만성 거부 반응 가능성 및 기증자 유래 감염3으로 인해 현재 이러한 환자에서 후두 동종 이식이 피됩니다. 면역 억제는 이러한 우려의 주요 원인입니다. 종래의 면역억제 치료 후 종양 재발로 인한 첫 번째 부분 후두 이식 환자의 극적인 손실은 후두암 환자에서 이식을 위한 추가 시도가 이루어지기 전에 적절한 면역억제 요법이 고안되어야 한다는 증거입니다4,5.
이식 된 후두에 대한 숙주 면역 반응을 더 잘 이해하기 위해 1992 년 Strome에 의해 쥐의 첫 번째 후두 이식 모델이 개발되었으며 수술 기술이 2002 년에 개선되었습니다 6,7. 이 모델은 후두 이식을 연구하는 데 효과적이지만, 쥐 특이 적 면역 약제의 부족 및 쥐 모델과 관련된 높은 비용으로 인해 2009 년 후두 이식을 연구하기위한 새로운 마우스 모델이 개발되었습니다8.
설명 된 기술의 주요 적용은 후두 이식에서 다양한 면역 억제 약물 요법을 연구하는 것입니다. 현재의 면역억제 요법을 개선하면 후보 풀을 넓히고 암 환자의 안전한 이식으로 이어질 수 있습니다. 이 마우스 모델의 이점은 비용 효율성과 면역학적 데이터 및 시약의 광범위한 가용성입니다.
후두 이식을 위한 면역억제 치료 요법을 연구하는 팀은 이 방법을 사용하여 대량의 면역학적 데이터를 수집할 수 있으며 다양한 약물 요법을 신속하게 테스트하고 비교할 수 있습니다. 줄기 세포 주사와 같은 이식에 대한 면역 반응을 조절할 수있는 다른 잠재적 인 치료 양식도이 모델을 사용하여 테스트 할 수 있습니다. 마지막으로, 추적 기간을 연장하여 후두 이식의 장기적인 전신 효과를 관찰하기위한 실험을 고안 할 수 있습니다.
여기에 설명된 기술은 종단 간 문합을 사용하여 이종 후두 이식편에 동맥 및 정맥 흐름을 제공합니다. 이식편은 기증자의 후두, 갑상선, 부갑상선, 기관 및 식도로 구성된 후두 기관 식도 (LTE) 복합체이며 양측 경동맥과 척추는 손상되지 않았습니다. 하나의 기증자 경동맥은 수혜자 경동맥에 문합되어 동맥 혈류를 제공하는 반면, 다른 기증자 경동맥은 수혜자 외부 경정맥에 문합되어 정맥 혈류를 제공합니다 (그림 1).
마우스 모델에서 성공을 보장하기 위해 래트 모델의 수술 기술에 몇 가지 수정이 이루어졌습니다. 예를 들어, 마취 깊이에 대한 제어를 높이고 합병증을 줄이기 위해 주사제 대신 흡입 마취제를 사용했습니다. 연속 봉합은 쥐의 동맥 – 동맥 문합에 사용됩니다. 그러나, 마우스 혈관의 크기가 작기 때문에, 이것은 기술적으로 어렵고 혈관 내강7의 협착을 야기 할 수있다. 결과적으로, 중단 된 봉합사가 마우스 모델에서 사용되어 혈관 개통 성을 향상시킵니다. 또한 쥐 모델에서 상 갑상선 동맥 (STA) 척추가 해부되고 시각화됩니다. 마우스에서 STA의 크기가 더 작기 때문에 이러한 해부는 STA의 손상 및 심지어 절개를 초래할 수 있습니다. 결과적으로 마우스 모델에서 해부되지 않습니다. 대신, STA가 손상되지 않도록 근처의 근막이 보존됩니다.
이 기술의 주요 잠재적 함정에는 기증자 LTE 복합 척추 손상, 잘못된 크기의 동맥 절개술 또는 정맥 절개술, 문합 부위의 혈관 폐색 또는 출혈을 유발할 수 있는 문합 부위에 틈을 남기는 것이 포함됩니다. 이러한 실수를 방지하려면 STA 척추 주위에 조직 커프를 남겨 두어 기증자 이식편을 조달할 때 주의를 기울여야 합니다. 동맥 절개술과 정맥 절개술은 혈류를 허용할 만큼 충분히 커야 하지만 누출을 방지할 수 있을 만큼 작아야 합니다. 문합이 틈을 막기 위해 적절한 수의 봉합사를 사용해야하지만 혈관을 막기에는 너무 많지 않아야합니다.
미세 수술 기술에 익숙해지면이 절차를 약 3 시간 내에 수행 할 수 있습니다. 이 후두 이식 모델은 마우스에서 안정적으로 수행 할 수 있으며 혈관 화 복합 동종 이식 후 숙주 면역 반응을 연구하는 데 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
후두암의 발병률과 유병률은 지난 30 년 동안 각각 12 %와 24 % 증가했으며,이 환자들 중 많은 사람들이 치료10을 위해 후두 절제술을받습니다. 이 절차는 사람의 삶의 질을 크게 악화 시키므로 대체 치료가 필요합니다. 후두의 혈관 화 된 복합 동종 이식은 환자의 호흡 및 말하기 능력을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이 기술이 이 환자 집단에 임상적으로 활용되기 전에 연구가 여?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Randall Raish의 뛰어난 비디오 촬영 및 편집 지원에 감사드립니다.
Materials
| #1 Paperclips | Staples | OP-7404 | Clips are shaped manually to be used as retractors |
| 1 cc Insulin Syringes | BD | 329412 | 27 G 5/8 |
| 10-0 Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 2870G | |
| 25 G Precision Glide Needle | BD | 305125 | 1 in |
| 3 mL Luer-Lok Tip Syringe | BD | 309657 | |
| 30 G Sterile Standard Blunt Needles | Cellink | NZ5300505001 | |
| 5-0 Monocryl Suture | Ethicon | Y822G | |
| 8-0 Ethilon Nylon Suture | Ethicon | 2815G | |
| Adson Forceps | Fine Science Tools | 11027-12 | Straight, 1 x 2 teeth |
| Adventitia scissors | S&T | SAS-10 | 19 mm, 10 cm, straight |
| Angled Forceps | Fine Science Tools | 00109-11 | 45/11 cm |
| Artifical Tears Lubricant Opthalmic Ointment | Akorn Animal Health | 59399-162-35 | |
| Bandaid Fabric Fingertip | Cardinal Healthcare | 299399 | |
| Betadine Solution Swabsticks | Purdue Products | 67618-153-01 | |
| Buprenex Injection | CIII | 12495-0757-1 | 0.3 mg/mL |
| Clamp applying forceps without lock | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.CAF5 | 14 cm |
| Cotton Swabs | Puritan | 10806-001-PK | |
| DeBakey forceps | |||
| Dermabond Mini | Cardinal Healthcare | 315999 | |
| Dissecting Boards | Mopec | 22-444-314 | |
| Falcon Sterile Disposable Petri Dish | Corning | 25373-041 | 35 mm |
| Fine Scisssors | Fine Science Tools | 14029-10 | Curved Sharp-Blunt 10 cm |
| Golden A5 2-Speed Blade Clipper | Oster | 008OST-78005-140 | #10 |
| Hair Remover Sensitive Formula | Nair | 2260000033 | |
| Heparin | Meitheal Pharmaceuticals | 71288-4O2-10 | 10,000 USP units per 10 mL |
| Isoflurane | Piramal Healthcare | 66794-013-25 | |
| Low-Temp Micro Fine Tip Cautery | Bovie Medical | AA90 | |
| Mercian Visibility Background Material | Synovis Micro Companies | VB3 | Green |
| Microvascular Approximator Clamp without Frame | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.ABB11V | 0.4-1 mm Vessel Diameter |
| Mouse face mask kit | Xenotec | XRK-S | Small |
| Needle holder | S&T | C-14 W | 5.5", 8 mm, 0.4 mm |
| Press n' Seal | Glad | 70441 | |
| Scalpel | Braun | BA210 | 10 blade |
| Single Mini Vessel Clamp | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.ABB11M | .31 (8 mm), 3 x 1 mm Rnd. Bl., Black Pair |
| Stereomicroscope | Olympus | SZ61 | |
| Sterile Alcohol Prep Pads | Fisherbrand | 06-669-62 | |
| Sterile Disposable Drape Sheets | Dynarex | DYN4410-CASE | |
| Sterile Gauze Pads | Dukal | 1212 | |
| Sterile Saline | Hospira | 236173 | NaCl 0.9% |
| Sterile Surgical Gloves | Gammex | 851_A | |
| Straight Forceps | Fine Science Tools | 00108-11 | 11 cm |
| Tissue forceps | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.JFLP3 | 13.5 cm, 8 mm, 0.3 mm |
| Vannas Pattern Scissors | Accurate Surgical & Scientific Instruments | ASSI.SDC15RV | 15 cm, 8 mm, curved 7mm blade |
| Vannas Spring Scissors | Fine Science Tools | 15000-10 | 3 mm cutting edge, curved |
| Vessel Dilator Tip | Fine Science Tools | 00126-11 | Diameter 0.1 mm/Angled 10/11 cm |
| Vessel Dilator, Classic line | S&T | D-5a.3 W | 9 mm, 0.3 mm, angled 10 |
References
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