نموذج جراحي لأنابيب الظهارة البولية أحادية المرحلة المهندسة في الخنازير الصغيرة
يوليو 5, 2024
نادرا ما تتقدم الغرسات المهندسة بالأنسجة للجراحة الترميمية إلى ما بعد التجارب قبل السريرية بسبب الزراعة الشاقة خارج الجسم الحي ، والتي تتضمن مكونات سقالة معقدة ومكلفة. هنا ، نقدم إجراء أحادي المرحلة مصمم لتحويل البول مع سقالة أنبوبية قائمة على الكولاجين يمكن الوصول إليها تحتوي على ترقيع دقيق ذاتي.
للبدء ، قم بصيام خنزير Gottingen صغير كامل النمو قبل 12 ساعة من الجراحة. بعد إجراء شق البطن القياسي لخط الوسط السفلي على خنزير مخدر ، اسحب المثانة البولية بين الصفاق إلى الجرح. الآن ، قم بإجراء الإرقاء الوقائي على جدار المثانة الأمامي ، وشق العضلة المبتروسة مع الحرارة.
ثم قم بقص الطبقة المخاطية الداخلية بالمقص لاستئصال جزء كامل من المثانة. أغلق جدار المثانة بخيطة جري مضفرة سريعة الامتصاص مع ترك فتحة قريبة من سنتيمتر مربع واحد. قم بتشريح الطبقة المخاطية للعينة المقطوعة بعناية في ظل ظروف معقمة ، وقم بفرم العينة المخاطية في طعوم دقيقة بحجم ملم مربع واحد لتضمين السقالة.
باستخدام الملقط ، ضع جزيئات الغشاء المخاطي على شبكة قابلة للتحلل الحيوي مع نسبة تمدد من واحد إلى ستة. ضع الشبكة مع توجيه الطعوم الدقيقة لأعلى داخل قالب فولاذي مستطيل مملوء بمحلول الكولاجين. بعد التصلب ، حرك الهيدروجيل على شبكة من النايلون ترتكز على صفيحة فولاذية مثقبة ، وقم بإزالة القالب برفق.
طرد الماء من الهيدروجيل عن طريق وضع شبكة من النايلون ، ثم صفيحة فولاذية فوق الجل ، ثم اضغط بشكل سلبي بوزن 120 جراما يوضع فوق الصفيحة الفولاذية لمدة خمس دقائق. بعد الضغط ، قم بإزالة الوزن وشبكة النايلون برفق. الآن ، الكسب غير المشروع جاهز للمعالجة الجراحية.
قم بلف السقالة المسطحة حول دعامة قابلة للتحلل مع الطعوم الدقيقة في مواجهة الدعامة ، وقم بخياطة السقالة في مكانها طوليا باستخدام خياطة تشغيل أحادية بطيئة قابلة للامتصاص. قم بتثبيت سدادة حقنة شرجية للقولون داخل تجويف الدعامة عن طريق خياطة الدعامة على الغطاء بخياطتين أو ثلاث خيوط متقطعة غير قابلة للامتصاص. بعد الانتهاء من السقالة ، قم بمفاغرة البنية الأنبوبية إلى الفتحة المتبقية على جدار المثانة الأمامي باستخدام خياطة تشغيل الشعيرات الأحادية البطيئة القابلة للامتصاص.
شد مفاغرة مع خياطة سلسلة المحفظة ، وربط الطرف البعيد من القناة. احصد سديلة بريتونية من الرباط العانة ، وقم بترقيع السقالة الأنبوبية طوليا باستخدام خياطة أحادية قابلة للامتصاص بطيئة. حقن المحلول الملحي عن طريق قسطرة مجرى البول لتأكيد المباحية المفاغرة.
قم بتشريح قناة اللفافة العابرة بصراحة بشكل جانبي إلى خط الوسط بجوار الغدة الثديية الذيلية على الجانب الأيمن. ضع القناة في جيب تحت الجلد وقم بتمييز القناة بخيوط غير قابلة للامتصاص على مستوى الجلد. بعد إغلاق اللفافة العضلية الأمامية لعضلة البطن ، أغلق الجلد بخيطة تشغيل أحادية غير قابلة للامتصاص.
في نهاية ستة أسابيع من الملاحظة ، افحص تجويف القناة عن طريق التنظير الداخلي للاستمرارية والبطانة الظهارية. قم بإجراء التصوير المقطعي المحوسب المحسن بالتباين لضمان سالكية القناة. بعد ستة أسابيع من الملاحظة ، لم يكشف تقييم أنسجة السقالة المجهرية عن أي علامات على رفض المضيف أو العدوى ، وظلت السقالة الأنبوبية براءة اختراع ودون عائق.
أظهرت التقييمات النسيجية ظهارة لمعية طبقية من أصل الظهارة البولية تغطي السقالة بأكملها مع بقایا المواد الحيوية المتسلحة التي لا تزال مرئية بعد ستة أسابيع.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة إجراءً جديداً أحادي المرحلة لتحويل مجرى البول باستخدام سِقالة أنبوبية قائمة على الكولاجين ومدمجة بطعوم دقيقة ذاتية. تهدف هذه الطريقة إلى تبسيط عملية هندسة الأنسجة، والتي غالباً ما تواجه تحديات في التجارب قبل السريرية بسبب المتطلبات المعقدة للسِقالات.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- هندسة الأنسجة
- الجراحة الترميمية
- علم المسالك البولية
خلفية علمية
- غالبًا ما تفشل الغرسات المصممة بهندسة الأنسجة في تجاوز مرحلة التجارب قبل السريرية.
- تتضمن الطرق الحالية مكونات ساندة معقدة ومكلفة.
- هناك حاجة إلى إجراءات جراحية أكثر كفاءة وسهولة في الوصول إليها.
- يمكن للسقالات القائمة على الكولاجين أن توفر حلاً متوافقاً حيوياً لتحويل المسار البولي.
الغرض من الدراسة
- تطوير إجراء جراحي مبسط لتحويل مسار البول.
- استخدام سِقالة قائمة على الكولاجين تدمج طعومًا مجهرية ذاتية.
- تقييم جدوى وفعالية الطريقة الجديدة.
الطرق المستخدمة
- تحضير ساندة قائمة على الكولاجين مع طعوم مخاطية مجهرية مفرومة.
- التقنيات الجراحية القياسية لاستئصال جزء من المثانة وزراعة الساندة.
- التقييم بعد الجراحة عن طريق التنظير والتصوير المقطعي المحوسب (CT).
- التحليل النسيجي لأنسجة الساندة بعد ستة أسابيع.
النتائج الرئيسية
- ظل السقالة الأنبوبية مفتوحة وغير مسدودة بعد ستة أسابيع.
- لم يتم ملاحظة أي علامات على رفض المضيف أو حدوث عدوى.
- أظهرت التقييمات النسيجية وجود ظهارة لومينية مصفحة من أصل ظهارة بولية.
- ظلت بقايا المواد الحيوية المعززة مرئية بعد ستة أسابيع.
الاستنتاجات
- يعد الإجراء أحادي المرحلة بديلًا قابلاً للتطبيق لتحويل مجرى البول.
- يمكن للسقالات القائمة على الكولاجين مع الطعوم الدقيقة ذاتية المنشأ أن تحسن النتائج الجراحية.
- قد تسهل هذه الطريقة انتقال الغرسات المهندسة نسيجيًا إلى الممارسة السريرية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تواجه عمليات البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية تحديات مستمرة في تطوير حلول موثوقة وقابلة للتوسع في هندسة الأنسجة لجراحة المسالك البولية الترميمية، حيث تبرز أهمية توفر الطعوم وتوافقها مع المضيف كعوامل حاسمة. يوفر هذا النموذج للسقالة القائمة على الكولاجين أحادي المرحلة في الخنازير الصغيرة منصة قابلة للتكرار لتقييم تكامل الأنسجة ذاتية المنشأ والأداء الحيوي على المدى القصير. يدعم هذا النهج الثقة التنبؤية في التفاعلات بين السقالة والمضيف، ويوفر بيانات حول المخاطر الانتقالية للتطبيقات السريرية المستقبلية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح الاستقصاء الميكانيكي لعمليتي دمج السقالة وتجديد الأنسجة في نموذج حيواني كبير مُحكم.
- يدعم الحد من المخاطر البيولوجية من خلال استخدام أنسجة ذاتية لتقليل الاستمناع ومخاطر الرفض.
- يسهل التحقق الوظيفي من الأهداف الخاصة باستراتيجيات هندسة أنسجة الظهارة البولية.
الفحص وتطوير المقايسة
- يوفر سير عمل موحد لتحضير وزرع البنى المهندسة نسيجياً مع قراءات كمية بعد الزرع.
- يمكّن من التقييم القابل للتكرار لنفاذية السقالة، والتغطية الظهارية، واستجابة المضيف باستخدام التصوير والنسيج学.
- يدعم عمليات الفرز اللاحقة لتعديلات المواد الحيوية أو مصادر الخلايا في سياق سريري أولي تم التحقق من صحته.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يتماشى مع الاحتياجات الترميمية ذات الصلة بالأمراض من خلال نمذجة تحويل المسار البولي في نظام ذي صلة من الناحية الفسيولوجية.
- يتيح الاستمرارية بدءاً من تصميم السقالة وصولاً إلى التحقق من الفعالية داخل الجسم الحي، مما يدعم اتخاذ قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر.
- يوفر رؤية ترجمية حول متانة السقالة، وتكاملها مع المضيف، ومخاطر العدوى خلال فترة ملاحظة محددة.
تكامل مسار العمل والتدفق الإجرائي
يربط هذا النموذج بين مرحلة الاكتشاف المبكر والتحقق من الصلاحية قبل السريرية من خلال تمكين الاختبار القائم على الفرضيات للسقالات المهندسة نسيجياً في نظام حيواني كبير.
- بيولوجيا الاكتشاف: تدعم اختبار الفرضيات المتعلقة بآليات تكامل السقالة مع المضيف وتجديد الأنسجة.
- الفحص: توفر مخرجات كمية مثل نفاذية القناة والتغطية الظهارية لإجراء التحليل المقارن.
- التحليلات: تستخدم التنظير، والتصوير المقطعي المحوسب (CT imaging)، وعلم الأنسجة لإنتاج بيانات قابلة للتكرار وتدعم اتخاذ القرار.
- الأبحاث الانتقالية: توفر منصة لتقييم الجدوى السريرية وأداء المواد الحيوية في سياق تشريحي ملائم.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: تؤسس سير عمل قابلاً لإعادة الاستخدام لتحسين السقالات بشكل تكراري وإجراء المقارنات المرجعية عبر البرامج المختلفة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية في أداء البنى المهندسة نسجياً ومدى توافقها مع الجسم المضيف.
- القيمة التشغيلية: توحد معايير تحضير السقالات وزراعتها لضمان إجراء دراسات قابلة للتكرار والتوسع.
- القيمة الاستراتيجية: توفر البيانات اللازمة لاتخاذ قرارات المضي قدماً أو التوقف في تطوير تقنيات السقالات نحو التطبيق السريري.
- تأثير المحفظة: تتيح تحديد الأولويات لبرامج هندسة الأنسجة بناءً على بيانات الأداء في الجسم الحي (in vivo) مع مراعاة المخاطر.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة جراحية في نماذج الحيوانات الكبيرة والتعامل مع الأنسجة.
- يستلزم إمكانية الوصول إلى وسائط التصوير والبنية التحتية للتحليل النسيجي.
- يقتضي توحيد معايير تصنيع السقالات وبروتوكولات الزرع بين الفرق المختلفة.
- قد يتطلب التكيف مع مواقع تشريحية أخرى أو أنواع مختلفة إجراء تعديلات على البروتوكول.
- تحد الملاحظة قصيرة المدى من تقييم متانة السقالات ووظيفتها على المدى الطويل.
