Modèle chirurgical pour des tubes urothéliales à ingénierie tissulaire unique chez les miniporcs
5 juillet 2024
Les implants issus de l’ingénierie tissulaire pour la chirurgie reconstructive dépassent rarement les essais précliniques en raison de la culture ex vivo laborieuse, qui comprend des composants d’échafaudage complexes et coûteux. Ici, nous présentons une procédure en une seule étape conçue pour la dérivation urinaire avec un échafaudage tubulaire accessible à base de collagène contenant des microgreffes autologues.
Pour commencer, jeûnez un mini cochon de Göttingen adulte 12 heures avant l’opération. Après avoir effectué une laparotomie standard de la ligne médiane inférieure sur un porc anesthésié, tirez la vessie interpéritonéale vers la plaie. Maintenant, effectuez une hémostase prophylactique sur la paroi antérieure de la vessie et incisez le muscle détrusor avec une diathermie.
Ensuite, coupez la couche de muqueuse interne avec des ciseaux pour exciser un segment de vessie à paroi complète. Fermez la paroi de la vessie à l’aide d’une suture de course tressée rapidement résorbable tout en laissant une ouverture proximale d’un centimètre carré. Disséquez soigneusement la couche muqueuse de l’échantillon réséqué dans des conditions stériles, et hachez l’échantillon muqueux en micro-greffes d’un millimètre carré pour l’enrobage d’un échafaudage.
À l’aide d’une pince, placez les particules de muqueuse sur un treillis biodégradable ajusté avec un taux d’expansion de un à six. Placez le maillage avec les micro-greffes vers le haut à l’intérieur d’un moule rectangulaire en acier rempli de solution de collagène. Après solidification, faites glisser l’hydrogel sur un treillis en nylon reposant sur une plaque d’acier perforée et retirez délicatement le moule.
Expulsez l’eau de l’hydrogel en plaçant un treillis en nylon, puis une plaque d’acier sur le gel, puis compressez passivement avec un poids de 120 grammes placé sur la plaque d’acier pendant cinq minutes. Après la compression, retirez délicatement le poids et la maille en nylon. Maintenant, le greffon est prêt pour la manipulation chirurgicale.
Enroulez l’échafaudage aplati autour d’un stent biodégradable avec les micro-greffons face au stent, et suturez l’échafaudage en place longitudinalement avec une suture lente en monofilament résorbable. Fixez un bouchon de lavement colique antérograde à l’intérieur de la lumière de l’endoprothèse en suturant l’endoprothèse au capuchon avec deux ou trois sutures interrompues non résorbables. Une fois l’échafaudage terminé, anastomose la construction tubulaire jusqu’à l’ouverture restante sur la paroi antérieure de la vessie à l’aide d’une suture monofilament lentement résorbable.
Serrez l’anastomose avec une suture de cordon de bourse et ligaturez l’extrémité distale du conduit. Prélevez un lambeau péritonéal du ligament pubovésical et patchez l’échafaudage tubulaire longitudinalement avec une suture monofilament résorbable lente. Injectez une solution saline via le cathéter urétral pour confirmer la perméabilité anastomotique.
Disséquez brutalement un canal transfascial latéralement à la ligne médiane à côté de la glande mammaire caudale du côté droit. Placez le conduit dans une poche sous-cutanée et marquez le conduit avec des sutures cutanées non résorbables. Après avoir fermé le fascia musculaire antérieur du muscle abdominal, fermez la peau avec une suture de course monofilament non résorbable.
À la fin des six semaines d’observation, inspecter la lumière du conduit par endoscopie pour la continuité et la muqueuse épithéliale. Effectuez une tomodensitométrie avec contraste amélioré pour assurer la perméabilité du conduit. Après six semaines d’observation, l’évaluation microscopique des tissus de l’échafaudage n’a révélé aucun signe de rejet de l’hôte ou d’infection, et l’échafaudage tubulaire est resté perméable et non obstrué.
Les évaluations histologiques ont montré un épithélium luminal stratifié d’origine urothéliale recouvrant l’ensemble de l’échafaudage, avec des restes de biomatériaux de renforcement encore visibles après six semaines.
Aperçu
Cette étude présente une nouvelle procédure en un seul stade pour la déviation urinaire utilisant une matrice tubulaire à base de collagène intégrant des microgreffes autologues. La méthode vise à simplifier le processus d'ingénierie tissulaire, qui fait souvent face à des difficultés lors des essais précliniques en raison des exigences complexes liées aux matrices.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Ingénierie tissulaire
- Chirurgie reconstructive
- Urologie
Contexte
- Les implants conçus par ingénierie tissulaire échouent souvent à passer des essais précliniques.
- Les méthodes actuelles impliquent des composants de support complexes et coûteux.
- Il existe un besoin de procédures chirurgicales plus accessibles et plus efficaces.
- Les supports à base de collagène peuvent offrir une solution biocompatible pour la déviation urinaire.
Objectif de l'étude
- Développer une procédure chirurgicale simplifiée pour la déviation urinaire.
- Utiliser une matrice basée sur le collagène qui intègre des microgreffons autologues.
- Évaluer la faisabilité et l'efficacité de la nouvelle méthode.
Méthodes utilisées
- Préparation d'un échafaudage à base de collagène avec des microgreffons muqueux hachés.
- Techniques chirurgicales standard pour l'excision d'un segment vésical et l'implantation de l'échafaudage.
- Évaluation postopératoire par endoscopie et imagerie TDM.
- Analyse histologique du tissu de l'échafaudage après six semaines.
Résultats principaux
- Le support tubulaire est resté perméable et sans obstruction après six semaines.
- Aucun signe de rejet de l'hôte ou d'infection n'a été observé.
- Les évaluations histologiques ont montré un épithélium luminal stratifié d'origine urothéliale.
- Des restes des biomatériaux de renforcement étaient encore visibles après six semaines.
Conclusions
- La procédure en un seul stade constitue une alternative viable pour la déviation urinaire.
- Les supports à base de collagène associés à des microgreffes autologues peuvent améliorer les résultats chirurgicaux.
- Cette méthode pourrait faciliter l'introduction d'implants conçus par ingénierie tissulaire en pratique clinique.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
La R&D en biopharmacie fait face à des défis persistants dans le développement de solutions fiables et évolutives de génie tissulaire pour l'urologie reconstructive, où la disponibilité des greffons et la compatibilité avec l'hôte sont critiques. Ce modèle de support monostade à base de collagène chez le miniporc fournit une plateforme reproductible pour évaluer l'intégration tissulaire autologue et les performances in vivo à court terme. L'approche renforce la confiance prédictive concernant les interactions entre le support et l'hôte et éclaire les risques translationnels pour les futures applications cliniques.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet l'interrogation mécanistique de l'intégration du support et de la régénération tissulaire dans un modèle animal à grande échelle contrôlé.
- Facilite la dé-risquisation biologique en utilisant un tissu autologue afin de minimiser l'immunogénicité et le risque de rejet.
- Permet la validation fonctionnelle des cibles pour les stratégies d'ingénierie tissulaire urothéliale.
Développement de criblages et de tests
- Offre un protocole standardisé pour la préparation et l'implantation de constructions tissulaires ingénierisées, avec des mesures quantitatives post-implantation.
- Permet une évaluation reproductible de la perméabilité du support, de l'épithélialisation et de la réponse de l'organisme hôte à l'aide d'analyses d'images et d'histologie.
- Facilite le criblage en aval de modifications des biomatériaux ou de sources cellulaires dans un contexte préclinique validé.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'aligne sur les besoins reconstructifs pertinents pour la maladie en modélisant la diversion urinaire dans un système physiologiquement pertinent.
- Permet une continuité allant de la conception du support jusqu'à la validation in vivo, soutenant ainsi les décisions d'avancement adaptées au niveau de risque.
- Offre un aperçu translationnel sur la durabilité du support, l'intégration avec l'organisme hôte et le risque d'infection au cours d'une période d'observation définie.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Ce modèle fait le lien entre la découverte précoce et la validation préclinique en permettant des tests fondés sur des hypothèses de supports conçus par génie tissulaire dans un système animal de grande taille.
- Découverte en biologie : Permet la vérification d'hypothèses concernant l'intégration de l'échafaudage avec l'hôte et les mécanismes de régénération tissulaire.
- Évaluation : Fournit des données quantitatives, telles que la perméabilité des conduits et la couverture épithéliale, pour des analyses comparatives.
- Analyse : Utilise l'endoscopie, l'imagerie par tomodensitométrie (TDM) et l'histologie afin de produire des données reproductibles permettant de prendre des décisions.
- Recherche translationnelle : Offre une plateforme pour évaluer la faisabilité clinique et la performance des biomatériaux dans un contexte anatomique pertinent.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place un flux de travail réutilisable pour l'optimisation itérative des échafaudages et l'établissement de référentiels comparatifs entre programmes.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Augmente la confiance prédictive quant au comportement des constructions tissulaires ingénierisées et à leur compatibilité avec l'organisme hôte.
- Valeur opérationnelle : Normalise la préparation et l'implantation des échafaudages afin de permettre des études reproductibles et évolutives.
- Valeur stratégique : Éclaire les décisions « aller » ou « ne pas aller » quant à la progression des technologies d'échafaudages vers la translation clinique.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des programmes d'ingénierie tissulaire fondée sur des données de performance in vivo.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise chirurgicale en modèles de grands animaux et une manipulation soigneuse des tissus.
- Exige un accès à des modalités d'imagerie et à une infrastructure d'analyse histologique.
- Implique une standardisation interéquipes des protocoles de fabrication et d'implantation des échafaudages.
- L'adaptation à d'autres sites anatomiques ou espèces peut nécessiter des modifications du protocole.
- Une observation à court terme limite l'évaluation de la durabilité et de la fonction à long terme de l'échafaudage.
