Vaskülarize Kompozit Allogreftler Biyomühendislik Çalışmaları için Güvenilir Bir Domuz Fasyo-Kutanöz Flap Modeli
Summary
Bu protokol domuz fasyo-kutanöz flep modelini ve vaskülarize kompozit doku araştırmalarında potansiyel kullanımını tanımlamaktadır.
Abstract
El, yüz veya penis nakli gibi vaskülarize Kompozit Allogreftler (VCA), rekonstrüktif merdivenin ilk adımlarında başarısız olan yıkıcı cilt kusurları için en ileri tedaviyi temsil eder. Umut verici estetik ve fonksiyonel sonuçlara rağmen, ana sınırlayıcı faktör, yaşam boyu büyük ölçüde uygulanan immünsüpresyon ihtiyacı ve daha geniş endikasyonları önleyen iyi bilinen tıbbi riskleri olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, VCA’da bağışıklık bariyerinin kaldırılması, etik ölçeği değiştirmek ve en gelişmiş cerrahi teknikleri kullanarak hastaların yaşam kalitesini artırmak için esastır. Hastaya özgü greftin de novo olarak oluşturulması, rekonstrüktif transplantasyonda yaklaşmakta olan atılımdır. Doku mühendisliği teknikleri kullanılarak, VCA’lar donör hücrelerden arındırılabilir ve perfüzyon-desellülarizasyon-resellülarizasyon yoluyla alıcı için özelleştirilebilir. Bu yeni teknolojileri geliştirmek için, büyük ölçekli bir hayvan VCA modeli gereklidir. Bu nedenle, deri, yağ, fasya ve damarlardan oluşan domuz fasyo-kutanöz flepleri, VCA’daki ön çalışmalar için ideal bir model oluşturmaktadır. Bununla birlikte, literatürde açıklanan VCA modellerinin çoğu kas ve kemiği içerir. Bu çalışma, domuzlarda safen fasiyo-kutanöz flep hasadı için güvenilir ve tekrarlanabilir bir teknik, çeşitli araştırma alanları, özellikle vaskülarize kompozit doku mühendisliği için pratik bir araç olduğunu bildirmektedir.
Introduction
Vaskülarize kompozit allogreftler (VCA), eller, yüz ve penis 1,2,3 gibi onarılması zor vücut parçası kayıplarının tedavisinde devrim yaratmıştır. Ne yazık ki, ilk uzun vadeli sonuçlar4, yüksek doz immünosüpresif ajanların ömür boyu uygulanmasının diyabet, enfeksiyonlar, neoplazi ve reno-vasküler disfonksiyon 5 dahil olmak üzere ciddi kollateral tıbbi durumlara yol açabileceğinigöstermiştir. Son zamanlarda, uzman VCA ekipleri greft kaybına yol açan kronik rejeksiyon riskini yönetmek ve ilk yüz retransplantasyon vakalarını gerçekleştirmek zorunda kalmıştır 6,7. VCA’da immünsüpresyon sınırlamalarının üstesinden gelmek için farklı stratejiler tanımlanmıştır. Birincisi, allogreft alıcısında immün karışık kimerizm durumunu indükleyerek uzun süreli greft toleransı oluşturmaya dayanır 8,9. İkincisi, doku mühendisliği yoluyla hastaya özgü bir greftin de novo olarak oluşturulmasını içerir.
Son zamanlarda, biyolojik dokuların perfüzyon desellülarizasyonu, tüm organların vasküler ağının ve doku mimarisinin korunmasını sağlayan doğal hücre dışı matriks (ECM) iskeleleri oluşturmuştur10. Bu nedenle, bu ECM’nin alıcıya özgü hücrelerle yeniden hücreselleştirilmesi, bağışıklık kısıtlamalarından arındırılmış özelleştirilmiş bir greft yaratacaktır. VCA biyomühendisliği üzerine yapılan araştırmalarda, birden fazla ekip hücreselden arındırılmış ve tüm mimariyi koruyan ECM’yi elde etmiştir11,12,13. Bununla birlikte, yeniden hücreselleştirme süreci zorlu olmaya devam etmektedir ve büyük hayvan modellerinde başarılı olamamıştır14,15. Bu çığır açan teknolojilerin geliştirilmesi, güvenilir ve tekrarlanabilir büyük hayvan kompozit doku modellerine ihtiyaç duyulmaktadır. Domuz modelleri, biyomühendislik gelişim boru hattında en üst düzeyde seçeneği temsil eder, çünkü domuz derisi insan cildine en yakın anatomik ve fizyolojik özellikleri sunar16. Fasyo-kutanöz fleplerin (FCF) kullanımı, ‘kişiye özel’ vaskülarize kompozit doku greftlerinin oluşturulmasına yönelik ilk adımlar sırasında idealdir. Gerçekten de, FCF cilt, yağ, fasya, endotel hücreleri içeren temel bir VCA modelidir. Domuz miyokutanöz flepleri17 ve osteomiyokutanöz flepler18’in tanımı literatürde bulunabilir. Bununla birlikte, fasyo-kutanöz flep hasat tekniklerine odaklanma eksikliği vardır.
Bu nedenle, bu çalışma, araştırmacılara domuz safen FCF tedarik tekniğinin ayrıntılı bir tanımını sunmayı ve özellikle vaskülarize kompozit doku mühendisliğinde olmak üzere birçok araştırma alanında kullanımı için flebin tüm özelliklerini göstermeyi amaçlamaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu makalede, domuz arka bacaklarında hasat edilen güvenilir ve tekrarlanabilir bir fasyokutanöz flep açıklanmaktadır. Bu adım adım cerrahi protokolü takip etmek, 2 saatten daha kısa bir sürede sadece bir hayvan üzerinde iki flep tedarik edilmesine izin verecektir. Ameliyatın en kritik adımı, gracilis kas lifleri içindeki vasküler pedikülün iskeletleştirilmesidir ve bu da yetenekli bir cerrah tarafından kapsamlı bir diseksiyon gerektirir. Kutanöz sütürler kullanarak cildin fasyaya sabitlenmesi, pe…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Shriners Çocuk Hastaneleri hibeleri #85127 (BEU ve CLC) ve #84702 (AA) tarafından finanse edildi. Yazarlar, “Gueules Cassées” vakfına, bu projede yer alan bursiyerlere maaş desteği için teşekkür eder.
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).
