एक में आंतरिक vascularization से ऊतक इंजीनियरिंग<em> Vivo</em> टिशू इंजीनियरिंग चैंबर
Summary
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.
Abstract
पुनर्निर्माण सर्जरी में है, जो जटिल, खर्चीला और किसी अन्य के लिए व्यापार एक दोष हैं ऑटोलॉगस पुनर्निर्माण के मौजूदा तरीकों के लिए एक विकल्प के लिए एक नैदानिक जरूरत नहीं है। ऊतक इंजीनियरिंग इस बढ़ती मांग को संबोधित करने के लिए वादा है। हालांकि, ज्यादातर ऊतक इंजीनियरिंग रणनीतियों गरीब vascularization की वजह से स्थिर है और कार्यात्मक ऊतक के विकल्प उत्पन्न करने के लिए असफल। इस पत्र आंतरिक vascularization की एक में विवो ऊतक इंजीनियरिंग चैम्बर मॉडल जहां एक perfused धमनी और एक नस या तो एक धमनी पाश या एक प्रवाह के माध्यम से डंडी विन्यास के रूप में एक संरक्षित खोखले कक्ष के अंदर निर्देश दिया है पर केंद्रित है। इस कक्ष आधारित प्रणाली में एन्जियोजेनिक अंकुरण धमनी वाहिकाओं से होता है और इस प्रणाली के इस्कीमिक और भड़काऊ संचालित अंतर्जात सेल प्रवास जो धीरे-धीरे fibro संवहनी ऊतक के साथ चैम्बर अंतरिक्ष भरता आकर्षित करती है। Exogenous सेल / चैम्बर निर्माण के समय में मैट्रिक्स आरोपण सेल सुर को बढ़ाता हैvival और इंजीनियर के ऊतकों जो विकसित की विशिष्टता को निर्धारित करता है। हमारे अध्ययन से पता चला है कि इस कक्ष मॉडल को सफलतापूर्वक इस तरह के वसा, हृदय की मांसपेशी, जिगर और दूसरों के रूप में विभिन्न ऊतकों उत्पन्न कर सकते हैं। हालांकि, संशोधनों और शोधन के लक्ष्य ऊतक गठन सुसंगत और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य है सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक हैं। यह लेख विवो में दो अलग अलग vascularized ऊतक इंजीनियरिंग चैम्बर मॉडल के निर्माण के लिए एक मानकीकृत प्रोटोकॉल का वर्णन है।
Introduction
एक ऊतक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण का उपयोग कर कार्यात्मक vascularized ऊतक fabricating पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में एक उभरती हुई प्रतिमान है। 1,2 कई दृष्टिकोण घायल ऊतक या दोषपूर्ण अंगों के प्रतिस्थापन के लिए नए और स्वस्थ ऊतक इंजीनियर करने के लिए विकसित किया गया है, 3-6 प्रयोगात्मक में साथ छोटे पशु मॉडल होनहार नैदानिक संभावित। 7,8 हालांकि, vascularization चिकित्सकीय प्रासंगिक आकार के ऊतकों विकसित करने के लिए अपनी क्षमता को सीमित ऊतक इंजीनियरिंग के लिए बड़ी चुनौतियों में से एक बनी हुई है। 9
वर्तमान दृष्टिकोण ऊतक vascularize करने के लिए या तो एक बाह्य मार्ग का अनुसरण जहां नए जहाजों प्राप्तकर्ता संवहनी बिस्तर से आगे बढ़ने और आक्रमण भर में प्रत्यारोपित ऊतक का निर्माण 10 या एक आंतरिक vascularization मार्ग जहां वाहिका बढ़ता है और नव विकसित ऊतक के साथ एक सुर में फैलता है। 11 बाह्य दृष्टिकोण पारंपरिक रूप से एक पाड़ पर बोने कोशिकाओं शामिलइन विट्रो और उम्मीद है कि पोषक तत्वों, पहले से संस्कृति मीडिया द्वारा आपूर्ति के साथ रहने वाले जानवर में पूरा निर्माण दाखिल में, प्रचलन से sourced किया जाएगा। 12,13 अवधारणा साधारण है के रूप में संवहनी अंतर्वृद्धि भी धीमी है और केवल बहुत पतली प्रत्यारोपण (< 1-2 मिमी मोटी) व्यवहार्य रहेगा। एक पर्याप्त और तेजी से vascularization के माध्यम से पोषक तत्वों और ऑक्सीजन प्रदान करने जैसे हड्डी, मांसपेशियों, वसा और ठोस अंगों के रूप में और अधिक जटिल और बड़े ऊतक इंजीनियर के विकल्प विकसित करने के लिए किसी भी सफल प्रयास के दिल में है। 14,15 आंतरिक vascularization के लिए क्षमता प्रदान करता है बड़े निर्माणों प्रगतिशील ऊतक वृद्धि अपनी विस्तार रक्त की आपूर्ति के अनुरूप द्वारा विकसित करने के लिए। एक डिजाइन 5,6 यह मोटा आंतरिक रूप से vascularized ऊतकों की पीढ़ी के लिए नई प्रक्रिया के लिए मार्ग प्रशस्त किया है के साथ या एक सेल वरीयता प्राप्त पाड़ के बिना एक नाड़ी डंडी के एक कक्ष में इन विवो आरोपण है।। 16,17 </ P>
हाल ही में, रणनीतियों पूर्व vascularize ऊतक ग्राफ्ट, दाखिल करने से पहले करने के लिए विकसित किया गया है। ये शामिल रक्त वाहिका नेटवर्क 18 आरोपण पर मेजबान वाहिकाओं को एक पूर्ण रक्त की आपूर्ति में तेजी से प्रावधान एक प्रतिरोपित मोटी ऊतक भ्रष्टाचार के सभी भागों के अस्तित्व में सुधार करने के लिए अनुमति के साथ जोड़ देना करने के उद्देश्य से कर रहे हैं।
हम छोटे जानवरों में एक विवो vascularized ऊतक इंजीनियरिंग मॉडल है कि एक subcutaneously प्रत्यारोपित अर्द्ध कठोर संलग्न चैम्बर एक perfused संवहनी डंडी और सेल युक्त biomaterials युक्त शामिल बीड़ा उठाया है। चैम्बर एक इस्कीमिक वातावरण है कि प्रत्यारोपित वाहिकाओं से एन्जियोजेनिक अंकुरण को उत्तेजित करता है बनाता है। 3 संवहनी डंडी या तो एक खंगाला धमनी पाश या एक अक्षुण्ण प्रवाह के माध्यम से धमनी और शिरा हो सकता है। 3-6,19 यह नाड़ी डंडी अंकुरित एक कामकाज और व्यापक arterio -capillary-शिरापरक नेटवर्क है कि दोनों कला में लिंकeriole और शिरापरक इसके अलावा संवहनी डंडी के साथ समाप्त होता है। 3,20, आसपास के खोखले समर्थन चैम्बर संभावित यांत्रिक बलों विरूपण से विकासशील ऊतक रक्षा करता है और इस्कीमिक ड्राइव prolongs vascularization बढ़ाने के लिए। 3,21,22 पोत डंडी बस में प्रत्यारोपित किया जाता है तो सामान्य ऊतकों और न चैम्बर के संरक्षित अंतरिक्ष के अंदर, एन्जियोजेनिक अंकुरण के साथ एक सामान्य घाव और कोई नए ऊतक डंडी के आसपास जमा करेंगे के रूप में एक ही समय रहता है। जांचकर्ता इस विवो विन्यास का इस्तेमाल किया है और चिकित्सकीय प्रासंगिक आकार का समर्थन वाहिका के साथ तीन आयामी कार्यात्मक vascularized ऊतक निर्माणों का उत्पादन। 4,23 इसके अलावा, अपने बरकरार संवहनी डंडी के साथ इंजीनियर vascularized ऊतक निर्माणों चोट साइट पर बाद में प्रत्यारोपण के लिए काटा जा सकता है । 24,25 एक और अधिक चिकित्सकीय संभव परिदृश्य पुनर्निर्माण एस के लिए निश्चित स्थल पर चैम्बर का निर्माण किया जाएगास्तन के रूप में uch। इस प्रकार, इस नए सिरे से ऊतक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण पुनर्निर्माण सर्जरी के लिए कार्यात्मक लक्ष्य ऊतक का एक नया स्रोत प्रदान करने के लिए नैदानिक संभावित हो सकता था। 26-28
निम्नलिखित प्रोटोकॉल चूहा है, जो विभिन्न पशु मॉडल में रूपांतरित किया जा सकता है और angiogenesis, मैट्रिक्स उत्पादन, और सेलुलर प्रवास और भेदभाव की जटिल प्रक्रियाओं की जांच करने के लिए कार्यरत एक विवो vascularized ऊतक इंजीनियरिंग कक्ष के निर्माण के लिए एक सामान्य मार्गदर्शन प्रदान करेगा।
Protocol
Representative Results
Discussion
microcirculation के इंजीनियरिंग वर्तमान में दो दृष्टिकोण के माध्यम से अनिवार्य रूप से जांच की जा रही है। ताकि जब प्रत्यारोपित पहले इन विट्रो में निर्माण के भीतर एक अत्यधिक परस्पर संवहनी नेटवर्क विकसित करना …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम NHMRC और स्टेफोर्ड फॉक्स मेडिकल फाउंडेशन से अनुदान धन से समर्थन किया था। लेखकों के खिलाफ मुकदमा मैके, लिलियाना पेपे, अन्ना Deftereos और प्रायोगिक मेडिकल की अमांडा रिक्सन और सर्जिकल यूनिट, सेंट विन्सेंट अस्पताल, मेलबॉर्न की शल्य चिकित्सा सहायता स्वीकार करते हैं। समर्थन भी अभिनव, उद्योग के विक्टोरियन राज्य सरकार के विभाग और क्षेत्रीय विकास के परिचालन बुनियादी सुविधाओं सहायता कार्यक्रम द्वारा प्रदान की जाती है।
Materials
| 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 |
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