דש שריר כלי דם מהונדס
January 11th, 2016
נכון להיום, פגמים ברקמות עבות משוחזרים בדרך כלל על ידי מריחת דשי רקמות אוטולוגיות או רקמות מהונדסות. בפרוטוקול זה אנו מציגים שיטה חדשה להנדסת דש רקמה וסקולרי הנושא עוקץ אוטולוגי, שישמש כתחליף לדשים אוטולוגיים.
המטרה הכוללת של הליך זה היא ליצור דש רקמה בעל כלי דם היטב שישמש לשחזור פגמים בדופן הבטן בעובי מלא. זה מושג על ידי הכנת פיגום חומצה פולילקטית פולילקטית מתכלה. לאחר מכן, נזרעים תאי אנדותל, תאי שריר ופיברובלסטים, והשתל מתורבת במבחנה כדי לאפשר לתאים להרכיב את עצמם.
לאחר מכן הרקמה המהונדסת מושתלת סביב עורק הירך והוורידים של העכבר, שם הוא עובר אנסטימוזה עם כלי הפונדקאי והופך לכלי דם גבוהים. לבסוף, הרקמה מועברת כדש פדיקל לפגם בדופן הבטן בעובי מלא. בסופו של דבר, כלי דם של השתל מוכחים על ידי אולטרסאונד, הזרקת דקסטרן T, וצביעה חיסונית ל-CD31, וקשיחות הדש נבדקת באמצעות מכשיר בדיקה ביודינמי.
היתרונות העיקריים של זה על פני השיטות הקיימות הם ניידות נמוכה יותר של אתר התורם והכדאיות הגבוהה של הדש המהונדס שניתן להשתמש בו לבניית רקמות רכות בעובי מלא. שיטה זו יכולה לעזור לחולים עם פגמים בדופן הבטן בעובי מלא. הדגמת ההליך תבוצע על ידי ד"ר דנה אגוזי, מנתחת פלסטית, בשיתוף פעולה עם המעבדה שלי, ואנינה פריימן תסייע לה.
לאחר הכנת פיגומים והטמעת תאים על פי פרוטוקול הטקסט, בצע חיטוי של כלי הניתוח הבאים: מספריים ישרים דקים קטנים, מספריים קפיציים, מלקחיים ישרים בעלי קצה עדין, מלקחיים משוננים, מלקחיים של הדסון, מחזיק מחט ואזמל להב מספר 15. מכינים תערובת של 425 מיקרוליטר קטמין ו -75 מיקרוליטר סילודסין בצינור מיקרוצנטריפוגה ומעבירים למזרק. לאחר מכן יש לדלל 0.3 מיליגרם למיליליטר של בופרנורפין אחד עד 20 במי מלח סטריליים.
לאחר הרדמת העכבר לפי פרוטוקול טקסט, הניחו אותו על במה, חממו אותו ל-37 מעלות צלזיוס, כדי לשמור על טמפרטורת גוף תקינה, והשתמשו בתחבושת דביקה כדי לאבטח אותו לבמה. עם קצות כותנה, השתמש ביוד ואחריו 70% אתנול כדי לנקות את מקום החתך כדי ליצור שדה עבודה אספטי. לאחר אימות רמת ההרגעה, השתמש באזמל כדי לבצע חתכים דרך העור מהברך לרצועה המפשעתית במקביל לכלי הירך עד לחשיפת עורק הירך וכלי הוורידים.
השתמש בקליפסים או במחטים כדי להחזיק את העור. לאחר מכן, בעזרת מספריים קפיציים ומלקחיים, החל מ-AV הירך מתחת לעומק ומעל ההסתעפות ל-AV הטיביאלי והפרונאלי, בודד בזהירות את עורק הירך וכלי הווריד מהרקמה שמסביב. השאירו את העומק ללא מגע על מנת לשמר את זרימת הדם לרגל ולמנוע דיסכמיה לאחר מכן.
לאחר מכן, קפלו את השתל המוכן הקודם סביב ה-AV החשוף של עצם הירך מתחת לעומק ומעל ההסתעפות ל-AV הטיביאלי והפרונאלי והשתמשו ב-8-0 תפרי משי להצטרף לקצותיו. כדי להבטיח כלי דם של השתל על ידי הנימים הנובטים מכלי ה-AV של עצם הירך בלבד, הניחו חתיכת לטקס מעוקר מתחת לשתל ואז עטפו אותה סביב השתל והתפר, באמצעות משי 6-0. לאחר מכן השתמש ב-4-0 תפרי משי כדי לסגור את העור שמעליו.
יש להזריק בופראורפין תת עורית פעמיים ביום למשך יומיים-שלושה. יש לעקוב מקרוב אחר העכבר עד להתאוששות מההרדמה וכל יום לאחר מכן עד להעברת השתל כדש. שבוע עד שבועיים לאחר ההשתלה, לאחר הרדמת העכבר, הניחו את החיה על הבמה המחוממת ואבטחו אותה.
לאחר ניקוי מקום החתכים כפי שהודגם קודם לכן בסרטון זה, השתמש במספריים ובמלקחיים כדי לפתוח בזהירות את התפרים בעור, ובעזרת אזמל בצע חתך בעור בניצב לרצועה המפשעתית, וממשיך דרך עור הגחון. בעזרת אזמל מבצעים חתך בדופן הבטן הגחונית. הסר בזהירות את חתיכת הלטקס וחשוף את הדש הוסקולרי.
ואז בעזרת מספריים ומלקחיים, נתח את דש הרקמה מהרקמה שמסביב. עם 8-0 תפר משי, קשר את הקצה הדיסטלי של ה-AV הירך כדי למנוע דימום מה-AV. לאחר מכן יש לצרוב את ה-AV בברך, דיסטלי לרקמה המושתלת המקופלת ול-8-0 התפרים. העבירו בעדינות את ה-AV של עצם הירך העטופה בשתל לכיוון דופן הבטן הגחונית, הימנעו מנזק לעורק, כדי לקבוע באיזה מרחק יש לבצע את הפגם בעובי המלא.
בעזרת מספריים קפיציים, בצע חתך בשריר הבטן הישר והסר קטע של כסנטימטר על 0.8 סנטימטר מהשריר עם העור שמעליו. העבר את ה-AV הירך העטוף בשתל כלי הדם כדש צירי לפגם בעובי המלא בדופן הבטן הגחונית, באמצעות 8-0 תפרי משי למניעת בקע. תפר את הדש לרקמת השריר שמסביב.
לאחר מכן עם 4-0 משי, תפר את עור הרגל. השאר את עור הגחון חשוף כדי לחקות את ההשפעה של פגם מלא בדופן הבטן. בעזרת גזה עם יוד ותחבושת סטרילית, מכסים את הפצע בעור כדי למנוע זיהום של האזור החשוף.
מתן בופרנורפין כפי שתואר קודם לכן בסרטון זה. עקוב אחר בעל החיים מקרוב עד להתאוששות מההרדמה וכל יום לאחר מכן עד לשחזור הדש למחקרים המתוארים בפרוטוקול הטקסט. שבוע ושבועיים לאחר ההשתלה, תצפית גסה על אזור השתל חשפה שתלי רקמה ברי קיימא ובעלי כלי דם גבוהים כפי שנקבע על ידי צביעה חיסונית חיובית של CD31.
השתלות הרקמה היו גם חדורות מאוד כפי שניתן לראות על ידי הזרקת וריד זנב FITC-dextran ומדידות אולטרסאונד. גרף זה מדגים כי כלי דם רבים נצפו כבר שבוע לאחר ההשתלה, מספר שעלה משמעותית לאחר שבוע נוסף בקרבת כלי ה-AV. כפי שניתן לראות כאן, סבלנות ושלמות פוסט-פמורלית לאחר השתלת השתל אושרו על ידי הדמיית אולטרסאונד במצב דופלר צבעוני.
הכחול והאדום מייצגים את זרימת הדם בשתל. יתר על כן, בדיקה גרפית אולטרסאונד חשפה זלוף באזור ההשתלה, שהיה מעט גבוה יותר לאחר ההשתלה בהשוואה לשבוע אחד. בדיקה גסה של הדשים שבוע לאחר ההעברה העלתה שהם עברו היצמדות חזקה לסביבתם.
כאשר משווים את דשי התאים המוטבעים לפני כלי הדם, השתלים הא-תאיים הלא וסקולריים הראשונים הראו תכונות מכניות מעולות, כולל נוקשות וחוזק, מה שגרם גם לפחות פירוק ובקע. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך כ-30 דקות אם היא מבוצעת כראוי. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סוללת את הדרך למנתחים פלסטיים לטפל בחולים הסובלים מפגם בדופן הבטן בעובי מלא וכן מומים מורכבים ומשמעותיים אחרים ברקמות רכות.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
סקירה כללית
הפרוטוקול הזה מציג שיטה חדשנית להנדסת דש רקמות מצומצב עם גיד אוטולוגי, שמטרתה לשחזר פגמי דופן בטן בעובי מלא. הגישה משתמשת בשלד ביומתכל לתמיכה בהרכבת תאים וכלי דם.
רכיבי מחקר מרכזיים
תחום המדע
- הנדסת רקמות
- רפואה מחדשת
- ביולוגיה של כלי דם
רקע
- שיטות שחזור מסורתיות כוללות דשי רקמות אוטולוגיים.
- רקמות מהונדסות מציעות חלופה פוטנציאלית לפגמי רקמות מורכבים.
- כלי דם חיוני להחיות רקמות מהונדסות.
- מחקר זה בוחן שיטה לשיפור כלי דם בדשי רקמות.
מטרת המחקר
- לפתח דש רקמות מצומצב לשחזור דופן הבטן.
- להשתמש בגיד אוטולוגי כדי לשפר את אינטגרציה של השתל.
- להעריך את האפקטיביות של הרקמה המהונדסת במודל פרה-קליני.
שיטות ששימשו
- הכנת שלד ביומתכל מחומצה פולילקטית.
- זריעת תאי אנדותל, תאי שריר ופיברובלסטים על השלד.
- גידול in vitro לקידום הרכבה עצמית של התאים.
- השתלת הרקמה המהונדסת סביב העורק והורידים הירכיים במודל עכבר.
תוצאות עיקריות
- הרקמה המהונדסת עברה בהצלחה איחוי עם כלי הדם של המארח.
- כלי דם משמעותיים אושרו באמצעות אולטרסאונד ואימונו-צביעה ל-CD31.
- נוקשות הדש הוערכה באמצעות מכשיר בדיקה ביודינמי.
- השיטה הדגימה פוטנציאל כתחליף לדשים אוטולוגיים.
מסקנות
- המחקר מציג חלופה ברת קיימא לשיטות שחזור רקמות מסורתיות.
- כלי דם משופרים ניתנים להשגה באמצעות גישת ההנדסה המתוארת.
- טכניקה זו עשויה לשפר את התוצאות בניתוחים פלסטיים.
שאלות נפוצות
Executive Industry Relevance
Engineering vascularized muscle flaps addresses a critical barrier in tissue construct viability by enabling oxygen and nutrient delivery at clinically relevant thicknesses. This capability supports translational advancement in reconstructive and regenerative medicine, particularly for full-thickness soft tissue defects. The approach enhances predictive confidence for tissue integration and functional restoration in preclinical models, informing portfolio decisions for next-generation biomaterials.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of vascularization mechanisms in engineered tissues for functional validation.
- Supports biological de-risking by demonstrating in vivo integration and perfusion of constructs.
- Facilitates predictive assessment of tissue viability and mechanical properties in preclinical settings.
Screening & Assay Development
- Provides a reproducible platform for evaluating scaffold-cell combinations under physiological vascularization.
- Standardizes quantitative assessment of graft perfusion and mechanical strength using imaging and biodynamic testing.
- Enables screening of biomaterial formulations for optimal integration and reduced rejection risk.
Translational & Preclinical Research
- Aligns engineered constructs with disease-relevant models for abdominal wall and soft tissue reconstruction.
- Supports continuity from in vitro assembly to in vivo functional validation and integration.
- Informs risk-adjusted advancement of tissue engineering candidates toward clinical translation.
Pipeline & Workflow Integration
This engineered vascularized flap method bridges early discovery, preclinical validation, and translational research for reconstructive tissue engineering.
- Discovery Biology: Demonstrates hypothesis testing for vascular integration and tissue viability in vivo.
- Screening: Delivers quantitative outputs on perfusion, vascularization, and mechanical properties for candidate comparison.
- Analytics: Utilizes ultrasound, immunostaining, and biodynamic testing to generate reproducible readouts.
- Translational Research: Provides a preclinical model for evaluating engineered tissue performance in clinically relevant defects.
- Enterprise Reuse: Establishes a workflow adaptable to various tissue types and biomaterial platforms.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in tissue viability and integration for regenerative applications.
- Operational Value: Standardizes vascularization and mechanical testing protocols for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions for biomaterial and tissue engineering programs.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of candidates with demonstrated in vivo performance.
Implementation Considerations
- Requires expertise in scaffold fabrication, cell culture, and microsurgical implantation.
- Demands access to imaging modalities (ultrasound, immunostaining) and mechanical testing instruments.
- Necessitates cross-team standardization for reproducible construct preparation and analysis.
- Adaptable to different cell types and defect models with protocol optimization.
- Limited by the need for in vivo validation and specialized surgical skills.
