En pålidelig porcine fascio-kutan klapmodel til vaskulariserede sammensatte allografts bioteknologiske undersøgelser
Summary
Den nuværende protokol beskriver den svinefascio-kutane klapmodel og dens potentielle anvendelse i vaskulariseret sammensat vævsforskning.
Abstract
Vaskulariserede sammensatte allografts (VCA) såsom hånd-, ansigts- eller penistransplantation repræsenterer den banebrydende behandling for ødelæggende huddefekter, mislykkedes ved de første trin i den rekonstruktive stige. På trods af lovende æstetiske og funktionelle resultater er den vigtigste begrænsende faktor fortsat behovet for en drastisk anvendt livslang immunsuppression og dens velkendte medicinske risici, der forhindrer bredere indikationer. Derfor er det vigtigt at løfte immunbarrieren i VCA for at tippe den etiske skala og forbedre patienternes livskvalitet ved hjælp af de mest avancerede kirurgiske teknikker. De novo skabelse af et patientspecifikt transplantat er det kommende gennembrud inden for rekonstruktiv transplantation. Ved hjælp af vævstekniske teknikker kan VCA’er frigøres fra donorceller og tilpasses modtageren gennem perfusion-decellularisering-recellularisering. For at udvikle disse nye teknologier er en storstilet dyr VCA-model nødvendig. Derfor repræsenterer svinefascio-kutane klapper, der består af hud, fedt, fascia og kar, en ideel model til indledende undersøgelser i VCA. Ikke desto mindre omfatter de fleste VCA-modeller, der er beskrevet i litteraturen, muskler og knogler. Dette arbejde rapporterer en pålidelig og reproducerbar teknik til saphenous fascio-kutan klaphøst hos svin, et praktisk værktøj til forskellige forskningsområder, især vaskulariseret kompositvævsteknik.
Introduction
Vaskulariserede sammensatte allografter (VCA) har revolutioneret behandlingen af svære at reparere tab af kropsdele, såsom hænder, ansigt og penis 1,2,3. Desværre har de første langsigtede resultater4 vist, at livslang administration af højdosis immunsuppressive midler kan føre til alvorlige sikkerhedsmedicinske tilstande, herunder diabetes, infektioner, neoplasi og reno-vaskulær dysfunktion5. På det seneste har ekspert VCA-hold været nødt til at styre risikoen for kronisk afvisning, der fører til transplantattab og udføre de første tilfælde af ansigtstransplantation 6,7. Forskellige strategier er blevet beskrevet for at overvinde begrænsningerne ved immunsuppression i VCA. Den første er afhængig af at etablere langsigtet grafttolerance ved at inducere en immunblandet kimærismetilstand i allograftmodtageren 8,9. Den anden involverer de novo oprettelse af et patientspecifikt transplantat via vævsteknik.
For nylig har perfusionsdecellularisering af biologiske væv genereret native ekstracellulære matrix (ECM) stilladser, hvilket gør det muligt at bevare det vaskulære netværk og vævsarkitekturen i hele organer10. Derfor ville recellulariseringen af disse ECM med modtagerspecifikke celler skabe et tilpasset transplantat fri for immunbegrænsninger. I forskning om VCA bioengineering har flere hold decellulariseret og opnået en sådan ECM, der bevarer hele arkitekturen11,12,13. Recellulariseringsprocessen er dog stadig udfordrende og har ikke været vellykket i store dyremodeller14,15. Udvikling af disse banebrydende teknologier skaber et behov for pålidelige og reproducerbare modeller for kompositvæv til store dyr. Svinemodeller repræsenterer det største valg i bioengineeringsudviklingspipelinen, da svinehud præsenterer de nærmeste anatomiske og fysiologiske egenskaber til menneskelig hud16. Brugen af fascio-kutane klapper (FCF) er ideel under de første skridt mod skabelsen af ‘skræddersyede’ vaskulariserede sammensatte vævstransplantater. Faktisk er FCF en elementær VCA-model, der indeholder hud, fedt, fascia og endotelceller. En beskrivelse af svin myokutane klapper17 og osteomyokutane klapper18 findes i litteraturen. Ikke desto mindre mangler der fokus på fascio-kutane klapper høstteknikker.
Derfor har denne undersøgelse til formål at give forskere en detaljeret beskrivelse af en svinesaphenøs FCF-indkøbsteknik og skildre alle klappens egenskaber til brug på mange forskningsområder, især inden for vaskulariseret kompositvævsteknik.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne artikel beskriver en pålidelig og reproducerbar fasciocutaneous flap høstet på svin bagben. Efter denne trinvise kirurgiske protokol vil det være muligt at indkøbe to klapper på kun et dyr på mindre end 2 timer. Det mest kritiske trin i operationen er skeletiseringen af den vaskulære pedicle i gracilis muskelfibre, hvilket kræver en grundig dissektion af en dygtig kirurg. Fastgørelse af huden til fascia ved hjælp af kutane suturer er et afgørende tip for at undgå en skæreeffekt, der forstyrrer perfora…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev finansieret af Shriners Hospitals for Children-tilskud #85127 (BEU og CLC) og #84702 (AA). Forfatterne vil gerne takke fonden “Gueules Cassées” for lønstøtten til de stipendiater, der er involveret i dette projekt.
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 |
References
- 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).
