מודל אמין של דש פאסיו-עורי חזירי למחקרי ביו-הנדסה של אלוגרפטים מרוכבים מרוכבים בכלי דם
Summary
הפרוטוקול הנוכחי מתאר את מודל הדש החיתו-עורי החזירי ואת השימוש הפוטנציאלי בו במחקר רקמות מרוכבות וסקולריות.
Abstract
Allografts מרוכבים וסקולריים (VCA) כגון השתלת יד, פנים או פין מייצגים את הטיפול החדשני לפגמים הרסניים בעור, שנכשל בצעדים הראשונים של הסולם המשחזר. למרות התוצאות האסתטיות והתפקודיות המבטיחות, הגורם המגביל העיקרי נותר הצורך בדיכוי חיסוני המיושם באופן דרסטי לכל החיים והסיכונים הרפואיים הידועים שלו, המונעים אינדיקציות רחבות יותר. לכן, הרמת המחסום החיסוני ב-VCA חיונית כדי להטות את הכף האתית ולשפר את איכות החיים של המטופלים באמצעות הטכניקות הכירורגיות המתקדמות ביותר. יצירת דה נובו של שתל ספציפי למטופל היא פריצת הדרך הקרובה בהשתלה משחזרת. באמצעות טכניקות של הנדסת רקמות, ניתן לשחרר VCAs מתאים תורמים ולהתאים אותם אישית עבור המקבל באמצעות פרפוזיה-דה-סלולריזציה-רצלולריזציה. כדי לפתח את הטכנולוגיות החדשות הללו, יש צורך במודל VCA של בעלי חיים בקנה מידה גדול. לפיכך, דשים עוריים-חזיריים, המורכבים מעור, שומן, חיתולית וכלי דם, מייצגים מודל אידיאלי למחקרים ראשוניים ב- VCA. עם זאת, רוב דגמי VCA המתוארים בספרות כוללים שריר ועצמות. עבודה זו מדווחת על טכניקה אמינה וניתנת לשחזור עבור בציר דשים עוריים-עוריים בחזירים, כלי מעשי לתחומי מחקר שונים, במיוחד הנדסת רקמות מרוכבות וסקולריות.
Introduction
אלוגרפטים מרוכבים של כלי דם (VCA) חוללו מהפכה בטיפול באובדן חלקי גוף קשים לתיקון, כגון ידיים, פנים ופין 1,2,3. למרבה הצער, התוצאות ארוכות הטווח הראשונות4 הראו כי מתן לכל החיים של חומרים מדכאי חיסון במינון גבוה יכול להוביל למצבים רפואיים נלווים חמורים, כולל סוכרת, זיהומים, ניאופלזיהותפקוד לקוי של כלי הדם 5. לאחרונה, צוותי VCA מומחים נאלצו לנהל את הסיכון לדחייה כרונית המובילה לאובדן שתלים ולבצע את המקרים הראשונים של השתלת פנים 6,7. אסטרטגיות שונות תוארו כדי להתגבר על המגבלות של דיכוי חיסוני ב- VCA. הראשון מסתמך על ביסוס סבילות השתל לטווח ארוך על ידי גרימת מצב כימריזם מעורב חיסוני במקבל אלוגרפט 8,9. השנייה כוללת יצירת דה נובו של שתל ספציפי למטופל באמצעות הנדסת רקמות.
לאחרונה, דה-סלוליזציה של פרפוזיה של רקמות ביולוגיות יצרה פיגומי מטריצה חוץ-תאית מקומית (ECM), מה שמאפשר שימור של רשת כלי הדם וארכיטקטורת הרקמות של איברים שלמים10. לפיכך, ה-recellularization של ECM אלה עם תאים ספציפיים למקבל תיצור שתל מותאם אישית ללא אילוצים חיסוניים. במחקר על ביו-הנדסה של VCA, צוותים מרובים ביצעו דה-סלולריות והשיגו ECM כזה תוך שמירה על הארכיטקטורה כולה11,12,13. עם זאת, תהליך ה-recellularization נותר מאתגר ולא הצליח במודלים של בעלי חיים גדולים14,15. פיתוח טכנולוגיות פורצות דרך אלה יוצר צורך במודלים אמינים וניתנים לשחזור של רקמות מרוכבות גדולות של בעלי חיים. מודלים של חזירים מייצגים את הבחירה המרבית בצנרת ההתפתחותית הביו-הנדסית, שכן עור חזירי מציג את המאפיינים האנטומיים והפיזיולוגיים הקרובים ביותר לעור האדם16. השימוש בדשים עוריים-עוריים (FCF) הוא אידיאלי בצעדים הראשונים לקראת יצירת שתלי רקמה מרוכבים ‘מותאמים’. ואכן, FCF הוא מודל VCA יסודי המכיל תאי עור, שומן, פאשיה ואנדותל. תיאור של דשים מעוריים חזירים17 ודשים אוסטאומיו-עוריים18 ניתן למצוא בספרות. עם זאת, קיים חוסר התמקדות בטכניקות קצירת דשים עוריים-עוריים.
לפיכך, מחקר זה נועד לספק לחוקרים תיאור מפורט של טכניקת רכש FCF של חזירים ולתאר את כל מאפייני הדש לשימוש בו בתחומי מחקר רבים, במיוחד בהנדסת רקמות מרוכבות וסקולריות.
Protocol
Representative Results
Discussion
מאמר זה מתאר דש חית-עורי אמין וניתן לשחזור שנקצר על אחורי חזירים. ביצוע פרוטוקול כירורגי שלב אחר שלב זה יאפשר רכישה של שני דשים על בעל חיים אחד בלבד בפחות משעתיים. השלב הקריטי ביותר של הניתוח הוא השלד של פדיקל כלי הדם בתוך סיבי השריר gracilis, אשר דורש דיסקציה יסודית על ידי מנתח מיומן. הצמדת העור…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו מומנה על ידי מענקי בתי חולים לילדים #85127 (BEU ו- CLC) ו- #84702 (AA). המחברים מבקשים להודות לקרן “Gueules Cassées” על התמיכה בשכר לעמיתים המעורבים בפרויקט.
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).
