En pålitelig svin fascio-kutan klaffmodell for vaskularisert kompositt allografts bioengineering studier
Summary
Denne protokollen beskriver den svin fascio-kutane klaffmodellen og dens potensielle bruk i vaskularisert komposittvevsforskning.
Abstract
Vascularized Composite Allografts (VCA) som hånd-, ansikts- eller penistransplantasjon representerer den banebrytende behandlingen for ødeleggende huddefekter, mislyktes av de første trinnene i den rekonstruktive stigen. Til tross for lovende estetiske og funksjonelle resultater, er den viktigste begrensende faktoren fortsatt behovet for en drastisk anvendt livslang immunsuppresjon og dens velkjente medisinske risikoer, som forhindrer bredere indikasjoner. Derfor er det viktig å løfte immunbarrieren i VCA for å tippe den etiske skalaen og forbedre pasientens livskvalitet ved hjelp av de mest avanserte kirurgiske teknikkene. De novo opprettelse av et pasientspesifikt transplantat er det kommende gjennombruddet i rekonstruktiv transplantasjon. Ved hjelp av vevstekniske teknikker kan VCAer frigjøres fra donorceller og tilpasses mottakeren gjennom perfusjon-decellularisering-recellularisering. For å utvikle disse nye teknologiene er det nødvendig med en storskala VCA-modell for dyr. Derfor er svin fascio-kutane klaffer, sammensatt av hud, fett, fascia og kar, en ideell modell for foreløpige studier i VCA. Likevel inkluderer de fleste VCA-modeller beskrevet i litteraturen muskler og bein. Dette arbeidet rapporterer en pålitelig og reproduserbar teknikk for saphenous fascio-kutan klaffhøsting i svin, et praktisk verktøy for ulike forskningsfelt, spesielt vaskularisert komposittvevsteknikk.
Introduction
Vaskulariserte sammensatte allotransplantater (VCA) har revolusjonert behandlingen av vanskelig å reparere kroppsdeltap, for eksempel hender, ansikt og penis 1,2,3. Dessverre har de første langsiktige resultatene4 vist at livslang administrering av høydose immunosuppressive midler kan føre til alvorlige sikkerhetsmedisinske tilstander, inkludert diabetes, infeksjoner, neoplasi og reno-vaskulær dysfunksjon5. I det siste har ekspert VCA-team måttet håndtere risikoen for kronisk avstøtning som fører til tap av transplantat og utføre de første ansiktstransplantasjonstilfellene 6,7. Ulike strategier er beskrevet for å overvinne begrensningene ved immunsuppresjon i VCA. Den første er avhengig av å etablere langsiktig grafttoleranse ved å indusere en immunblandet kimærismetilstand hos allograftmottakeren 8,9. Den andre innebærer de novo opprettelse av et pasientspesifikt transplantat via vevsteknikk.
Nylig har perfusjonsdecellularisering av biologisk vev generert innfødte ekstracellulære matriks (ECM) stillaser, noe som gjør det mulig å bevare det vaskulære nettverket og vevsarkitekturen til hele organer10. Derfor vil recellulariseringen av disse ECM med mottakerspesifikke celler skape et tilpasset transplantat uten immunbegrensninger. I forskning på VCA bioengineering har flere lag decellularisert og oppnådd slik ECM som bevarer hele arkitekturen11,12,13. Recellulariseringsprosessen er imidlertid fortsatt utfordrende og har ikke vært vellykket i store dyremodeller14,15. Utvikling av disse banebrytende teknologiene skaper et behov for pålitelige og reproduserbare store dyrekomposittvevsmodeller. Svinemodeller representerer det største valget i bioengineering utviklingsrørledningen, da svinehud presenterer de nærmeste anatomiske og fysiologiske egenskapene til menneskelig hud16. Bruken av fascio-kutane klaffer (FCF) er ideell i de første trinnene mot etableringen av “skreddersydde” vaskulariserte sammensatte vevstransplantater. Faktisk er FCF en elementær VCA-modell som inneholder hud-, fett-, fascia- og endotelceller. En beskrivelse av svin myokutane klaffer17 og osteomyokutane klaffer18 finnes i litteraturen. Likevel er det mangel på fokus på fascio-kutane klaffhøstingsteknikker.
Derfor har denne studien som mål å gi forskere en detaljert beskrivelse av en svin saphenous FCF anskaffelsesteknikk og skildre alle klaffens egenskaper for bruk i mange forskningsfelt, spesielt i vaskularisert komposittvevsteknikk.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne artikkelen beskriver en pålitelig og reproduserbar fasciokutan klaff høstet på svin hindlimbs. Etter denne trinnvise kirurgiske protokollen vil det være mulig å kjøpe to klaffer på bare ett dyr på mindre enn 2 timer. Det mest kritiske trinnet i operasjonen er skeletonization av vaskulær pedicle i gracilis muskelfibre, noe som krever en grundig disseksjon av en dyktig kirurg. Å sikre huden til fascia ved hjelp av kutane suturer er et viktig tips for å unngå at en skjærende effekt forstyrrer perforatoren…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbeidet ble finansiert av Shriners Hospitals for Children grants # 85127 (BEU og CLC) og # 84702 (AA). Forfatterne vil gjerne takke stiftelsen “Gueules Cassées” for lønnsstøtten til stipendiatene som er involvert i prosjektet.
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 |
Referências
- 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).
