Modelo quirúrgico para tubos uroteliales de ingeniería tisular de una sola etapa en minicerdos
5 de julio de 2024
Los implantes de ingeniería tisular para cirugía reconstructiva rara vez progresan más allá de los ensayos preclínicos debido al laborioso cultivo ex vivo , que incluye componentes de andamios complejos y costosos. Aquí, presentamos un procedimiento de una sola etapa diseñado para la derivación urinaria con un andamio tubular accesible a base de colágeno que contiene microinjertos autólogos.
Para empezar, ayuna un mini cerdo de Gotinga adulto 12 horas antes de la cirugía. Después de realizar una laparotomía estándar de la línea media inferior en un cerdo anestesiado, tire de la vejiga urinaria interperitoneal hasta la herida. Ahora, realice una hemostasia profiláctica en la pared anterior de la vejiga y haga una incisión en el músculo detrusor con diatermia.
Luego, corte la capa mucosa interna con unas tijeras para extirpar un segmento de vejiga de pared completa. Cierre la pared de la vejiga con una sutura trenzada rápida y reabsorbible dejando una abertura proximal de un centímetro cuadrado. Diseccione cuidadosamente la capa mucosa de la muestra resecada en condiciones estériles y pique la muestra de mucosa en microinjertos de un milímetro cuadrado para la inclusión en andamios.
Con pinzas, coloque las partículas de mucosa en una malla biodegradable ajustada con una relación de expansión de uno a seis. Coloque la malla con los microinjertos hacia arriba dentro de un molde rectangular de acero lleno de solución de colágeno. Después de la solidificación, deslice el hidrogel sobre una malla de nailon que descansa sobre una placa de acero perforada y retire suavemente el molde.
Expulse el agua del hidrogel colocando una malla de nailon y luego una placa de acero encima del gel, y luego comprima pasivamente con un peso de 120 gramos colocado encima de la placa de acero durante cinco minutos. Después de la compresión, retire suavemente el peso y la malla de nailon. Ahora, el injerto está listo para la manipulación quirúrgica.
Haga rodar el andamio aplanado alrededor de un stent biodegradable con los microinjertos mirando hacia el stent y suture el andamio en su lugar longitudinalmente con una sutura de monofilamento reabsorbible lentamente. Fije un tapón de enema de colon anterógrado dentro de la luz del stent suturando el stent a la tapa con dos o tres suturas interrumpidas no reabsorbibles. Después de completar el andamio, anastomése la construcción tubular a la abertura restante en la pared anterior de la vejiga con una sutura de monofilamento reabsorbible lentamente.
Apriete la anastomosis con una sutura de cuerda y lige el extremo distal del conducto. Extraiga un colgajo peritoneal del ligamento pubovesical y parchee el andamio tubular longitudinalmente con una sutura de monofilamento reabsorbible lentamente. Inyectar solución salina a través del catéter uretral para confirmar la permeabilidad anastomótica.
Diseccione sin rodeos un canal transfascial lateralmente a la línea media junto a la glándula mamaria caudal en el lado derecho. Coloque el conducto en un bolsillo subcutáneo y marque el conducto con suturas a nivel de la piel no reabsorbibles. Después de cerrar la fascia muscular anterior del músculo abdominal, cierre la piel con una sutura de monofilamento no reabsorbible.
Al final de las seis semanas de observación, inspeccione la luz del conducto mediante endoscopia para ver la continuidad y el revestimiento epitelial. Realice una tomografía computarizada con contraste para garantizar la permeabilidad del conducto. Después de seis semanas de observación, la evaluación microscópica del tejido del andamio no reveló signos de rechazo o infección del huésped, y el andamio tubular permaneció permeable y sin obstrucciones.
Las evaluaciones histológicas mostraron un epitelio luminal estratificado de origen urotelial que cubría todo el andamio con restos de los biomateriales de refuerzo aún visibles después de seis semanas.
Descripción general
Este estudio presenta un novedoso procedimiento de una sola etapa para la derivación urinaria mediante un andamiaje tubular basado en colágeno y embebido con microinjertos autólogos. El método tiene como objetivo simplificar el proceso de ingeniería tisular, que a menudo enfrenta dificultades en ensayos preclínicos debido a los complejos requisitos del andamiaje.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Ingeniería de tejidos
- Cirugía reconstructiva
- Urología
Antecedentes
- Los implantes tisulares a menudo no logran avanzar más allá de los ensayos preclínicos.
- Los métodos actuales implican componentes de andamiaje complejos y costosos.
- Existe la necesidad de procedimientos quirúrgicos más accesibles y eficientes.
- Los andamiajes basados en colágeno pueden proporcionar una solución biocompatible para la derivación urinaria.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un procedimiento quirúrgico simplificado para la derivación urinaria.
- Utilizar un andamio basado en colágeno que incorpore microinjertos autólogos.
- Evaluar la factibilidad y eficacia del nuevo método.
Métodos Utilizados
- Preparación de un andamiaje basado en colágeno con microinjertos mucosos troceados.
- Técnicas quirúrgicas estándar para la escisión de segmentos vesicales e implantación del andamiaje.
- Evaluación postoperatoria mediante endoscopia e imágenes por tomografía computarizada.
- Análisis histológico del tejido del andamiaje tras seis semanas.
Resultados principales
- El andamio tubular permaneció permeable y sin obstrucciones después de seis semanas.
- No se observaron signos de rechazo del huésped ni infección.
- Las evaluaciones histológicas mostraron un epitelio luminal estratificado de origen urotelial.
- Los restos de los biomateriales de refuerzo aún eran visibles después de seis semanas.
Conclusiones
- El procedimiento en una sola etapa es una alternativa viable para la derivación urinaria.
- Los andamios basados en colágeno con microinjertos autólogos pueden mejorar los resultados quirúrgicos.
- Este método podría facilitar la transición de los implantes de tejido ingenierizado a la práctica clínica.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La I+D en biofarmacia enfrenta desafíos persistentes en el desarrollo de soluciones confiables y escalables basadas en ingeniería tisular para la urología reconstructiva, donde la disponibilidad de injertos y la compatibilidad con el huésped son fundamentales. Este modelo de andamiaje basado en colágeno en una sola etapa en minicerdos proporciona una plataforma reproducible para evaluar la integración de tejidos autólogos y el rendimiento a corto plazo in vivo. El enfoque refuerza la confianza predictiva en las interacciones entre el andamiaje y el huésped e informa sobre los riesgos traslacionales para futuras aplicaciones clínicas.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la investigación mecanicista de la integración del andamiaje y la regeneración del tejido en un modelo controlado de animal grande.
- Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante el uso de tejido autólogo para minimizar la inmunogenicidad y el riesgo de rechazo.
- Facilita la validación funcional del blanco para estrategias de ingeniería de tejidos uroteliales.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Proporciona un flujo de trabajo estandarizado para la preparación e implantación de constructos de ingeniería tisular con lecturas cuantitativas posteriores a la implantación.
- Permite la evaluación reproducible de la permeabilidad del andamiaje, la epitelialización y la respuesta del hospedador mediante imágenes e histología.
- Facilita el cribado posterior de modificaciones en biomateriales o fuentes celulares en un contexto preclínico validado.
Investigación Traductacional y Preclínica
- Se alinea con las necesidades reconstructivas relevantes para la enfermedad mediante la modelización de la derivación urinaria en un sistema fisiológicamente relevante.
- Permite continuidad desde el diseño del andamiaje hasta la validación in vivo, apoyando decisiones de avance ajustadas al riesgo.
- Proporciona información traslacional sobre la durabilidad del andamiaje, la integración con el hospedador y el riesgo de infección durante un período definido de observación.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
Este modelo conecta el descubrimiento inicial y la validación preclínica al permitir pruebas basadas en hipótesis de andamios de ingeniería tisular en un sistema de animal grande.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la comprobación de hipótesis sobre la integración del andamiaje con el huésped y los mecanismos de regeneración tisular.
- Selección: Proporciona resultados cuantitativos como la permeabilidad del conducto y la cobertura epitelial para análisis comparativo.
- Análisis: Utiliza endoscopia, imágenes de tomografía computarizada e histología para generar datos reproducibles que permitan tomar decisiones.
- Investigación Traducional: Ofrece una plataforma para evaluar la viabilidad clínica y el rendimiento de biomateriales en un contexto anatómico relevante.
- Reutilización Empresarial: Establece un flujo de trabajo reutilizable para la optimización iterativa del andamiaje y la comparación entre programas.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva en el rendimiento del constructo tisular ingenierizado y su compatibilidad con el huésped.
- Valor operativo: Estandariza la preparación del andamiaje y su implantación para estudios reproducibles y escalables.
- Valor estratégico: Orienta las decisiones de avance o interrupción para impulsar tecnologías de andamiaje hacia la traslación clínica.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de programas de ingeniería de tejidos basada en datos de rendimiento in vivo.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia quirúrgica en modelos de animales grandes y manejo de tejidos.
- Exige acceso a modalidades de imagen y a infraestructura para análisis histológico.
- Necesita la estandarización entre equipos de los protocolos de fabricación e implantación del andamiaje.
- La adaptación a otros sitios anatómicos o especies puede requerir modificaciones del protocolo.
- La observación a corto plazo limita la evaluación de la durabilidad y función del andamiaje a largo plazo.
