24 בפברואר 2016
הנדסת רקמות קרובות כולל בהרחבת חוץ גופית על מנת ליצור autografts לשחזור רקמות. במחקר זה שיטה להרחבת רקמות, התחדשות, ושחזור in vivo פותחה על מנת למזער את העיבוד של תאים וחומרים ביולוגיים מחוץ לגוף.
המטרה הכללית של הפרוצדורה הבאה היא להשפיע על רקמה אוטולוגית לצורך הרחבתה במהלך ניתוח שחזור. הדבר מושג תחילה על ידי נטילת ביופסיה מהרקמה הרלוונטית. לאחר מכן, הביופסיה נקטעת ומבנים הש Transplant של קולגן ופוליקפרולקטון (PCL) דחוס מפלסטיק.
לאחר מכן, משלבים את ה-PCL ואת הרקמות האוטולוגיות הקצוצות כדי ליצור את הפיגום התלת-ממדי (3D scaffold). השתמשנו ביחס הרחבה של אחת לשש. לאחר מכן, משתילים את הפיגום בחזרה אל תוך הנבדק.
בסופו של דבר, ניתן להעריך את התחדשות הרקמה המושתלת באופן אוטוגרפי באמצעות ניתוח אימונוהיסטוכימי של השכפול והארגון מחדש של התאים בתוך הפיגומים וחלקי הרקמה הקצוצות. שיטה זו תוצג במודל חיות, על עור ועל אורותליום (urothelium). המשמעות של טכניקה זוי חלה על טיפול ברקמות עם מומים חמורים או לאחר טראומה במקרים שבהם קיים מחסור חמור ברקמה לצורך תיקון כירורגי.
היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון תרבית in vitro, הוא שניתן לבצע שיטה זו כהליך כירורגי בשלב אחד. הדגמה חזותית של שיטה זו היא קריטית, שכן את השלבים מקצירת הרקמה ועד להשתּלה יש לבצע בתנאים סטריליים. כדי להשיג דגימה ביופסית משלפוחית חזיר, ראשית, אחזו בשלפוחית בעזרת פינצטה, והשתמשו בסרט מדידה סטרילי כדי לקבוע את ממדי הרקמה.
בשלב הבא, השתמשו בעט סטרילי כדי לסמן ביופסיה בצורת אליפסה בגודל שני על שני סנטימטרים, במטרה להשיג קצב התרחבות של אחת עד שש. לאחר מכן, הסִירו את הרקמה המסומנת באמצעות סכין מנתחים, והניחו את דגימת הביופסיה מהשלפוחית ב-DMEM בתנאים סטריליים. כדי לקבל דגימה של ביופסיית עור, השתמשו בדרמטום כדי להוציא דגימה בעובי חלקי של 0.3 מילימטרים.
לאחר מכן, מקמו את הרקמה ב-DMEM וכסו את אזור הפצע בתחבושת. בשלב הבא, שטפו את הביופסיה מהשלפוחית פעמיים ב-DMEM והעבירו את הרקמה לצלחת ניתוח סטרילית, כאשר הרירית פונה כלפי מעלה. בעזרת סיכות ניתוח, קבעו צד אחד של הדגימה לצלחת והשתמשו במספריים עדינים ופינצטה כדי להפריד את רקמת הרירית משריר הדטרוסור.
לאחר מכן, הנחו מכשיר קיצוץ על גבי הרירית והעבירו אותו באופן אנכי ואופקי מקצה אחד של הרקמה לשנייה כדי לקבל חלקי רקמה קצוצים בגודל 0.8 על ידי 0.8 מילימטר. שימו לב כי יש להפעיל לחץ עם מכשיר הקיצוץ על הרקמה בזמן התנועה עליה. להכנת אוטוגרפט קולגן דחוס מפלסטיק, הוסיפו תחילה טיפה אחר טיפה של נתרן הידרוקסיד רגיל לתוך 10X DMEM המועשר בקולגן מסוג I עד שהתווך משנה את צבעו מצהוב עז לוורוד.
לאחר אישור pH של 7.4 עד 8, ערבבו בזהירות שני מיליליטר של DMEM לתוך התמיסה. לאחר מכן, צקו כמעט שני מיליליטר של קולגן לתוך באר של תבנית פלדה מלבנית בגודל 20x30x10 מילימטר והדגירו את הקולגן למשך עשר דקות. כאשר הקולגן התקשח, צקו את הנפח המתאים של ביו-חומר PCL מעל הקולגן הג'לטיני ושפכו את ששת המיליליטרים הנותרים של הקולגן מעל ה-PCL.
החזיר את התבנית למדגרה למשך 20 דקות נוספות. לאחר מכן, ערם שכבה עבה של רפידות גזה על משטח סטרילי. לאחר מכן, הנח רשת פלדת אל-חלד בעובי 400 micron מעל הגזה, ולאחריה יריעת רשת ניילון בעובי 110 micron.
העבירו בעדינות את ג'ל הקולגן אל רשת הניילון והסירו בזהירות את תבנית הפלדה המלבנית. העבירו את הרקמה הקצוצה על גבי הקולגן. בשלב זה, אנו שואפים למקדם התרחבות של אחת לשש.
לאחר מכן, הניחו שכבה חדשה של רשת ניילון מעל ג'ל הקולגן והרקמה, ולאחר מכן הניחו רשת פלדה שנייה מעל רשת הניילון, ואחריה פלטת העמסה השוקלת לפחות 120 גרם. לאחר חמש דקות, הסירו את המשקולת, רשתות הפלדה והניילון מהשתל העצמי. לצורך תרבית in vitro של השתל העצמי, חתכו תחילה את המבנה שנדלל לחתיכות קטנות מספיק כדי שייכנסו לפלטות של 12 בארות.
לאחר מכן, הוסיפו מיליליטר אחד של מצע גידול לקראטינוציטים לכל באר והדגירו את הרקמות למשך שלושה עד שישה שבועות. כדי להשתיל השתלה עצמית של רירית שלפוחית השתן קצוצה לשלפוחית של חזיר, הרטיבו את הש Transplant באמצעות DMEM. לאחר מכן, השתילו את המבנה לרקמה הבריאה בעזרת תפרי מונופילמנטים דקים.
אששו שהשתל אטום למים על ידי מילוי השלפוחית בתמיסת סליין דרך הקטטר השפופרתי השוהה. להשתלת אוטוגרפט עם אפידרמיס של עור קצוץ לפצע בעובי מלא, הרטיבו את השתל ב-DMEM. לאחר מכן, באמצעות תפרים נפרדים בפינות ובמרכז האוטוגרפט, הצמידו את המבנה לתחתית הפצע בעובי מלא בעור.
לבסוף, כסו את הפצע עם תחבשה פלסטית כדי לשמור על לחות. כפי שניתן לראות בתמונה זו של השתקה עצמית של עור קצוץ, הביוגרפט המורכב יכול לעמוד בתפיסה, בתפירה ובטיפול כירורגי. אימונוהיסטוכימיה בנקודות זמן שונות במהלך התרבית in vitro מגלה כי התאים שוכפלים, נודדים ומתארגנים מחדש לאפיתל רציף עם מיקרוארכיטקטורה האופיינית לפנוטיפ של התאים.
לדוגמה, לאחר שבועיים, שכבת התאים על פני השטח של השתל העור האוטולוגית היא בעובי של כשתי שכבות. מימין, אפיתליית השלפוחית היא בעובי של כשמונה שכבות לאחר אותה תקופת תרבית. לאחר חמישה עד שישה שבועות, האפיתליום הרציף הוא בעובי של כשמונה עד עשר שכבות תאים הן בהשתלי אפיתליום עור קצוץ והן בהשתלי רירית שלפוחית קצוצה.
בהשוואה להרחבת רקמות in vitro, שיטה זו היא מהירה, פחות עתירת עבודה ואינה דורשת משאבי מעבדה מורכבים. בנוסף, כל החלקים מאושרים על ידי ה-FDA, מה שמאפשר את השימוש בהם במסגרת ניתוחית סטנדרטית. בעת ביצוע הליך זה, חשוב לזכור להכין את הג'ל, השתלים הביולוגיים והרקמות האוטולוגיות תחת תנאים סטריליים.
ניתן לבצע הליך זה ושיטות אחרות, כגון תרבית in vitro של התאים, כדי לענות על שאלות נוספות בנוגע להתרבות ודיפרנציאציה של תאים. לאחר פיתוחה, טכניקה זו עשויה לסלול את הדרך עבור חוקרים בתחום הרפואה הרגנרטיבית. באמצעות אמצעים אלה, נוכל לטפל במומים חמורים בעור או במערכת השתן באמצעות השתלות של רקמות אוטולוגיות מהונדסות.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מחקר זה מציג שיטה להרחבת רקמה ושחזורה in vivo, שמטרתה יצירת השתלות אוטולוגיות לצורך התחדשות רקמה. גישה זו ממזערת את הצורך בעיבוד נרחב של תאים וחומרים ביולוגיים מחוץ לגוף.
רקמה קצוצה בתוך פיגומים של קולגן דחוס מאפשרת ביוטרנספלטציה אוטולוגית מהירה בשלב אחד לשיקום רקונסטרוקטיבי, ובכך מפחיתה את התלות במעבדות ייעודיות לתרבית תאים. גישה זו מייעלת את תהליכי הנדסת הרקמות על ידי צמצום המניפולציות ex vivo ותומכת ברגנרציה של רקמות הניתנת להרחבה במסגרת הגדרות ניתוחיות סטנדרטיות. השיטה נותנת מענה לצווארי בקבוק קריטיים ברפואה רגנרטיבית על ידי קידום התרחבות תאים יעילה ואינטגרציה בנקודת הטיפול.
שיטת השבלה ביולוגית זו משתלבת בתהליך של הרפואה הרגנרטיבית, החל משלב הגילוי המוקדם ועד לאישור פרה-קליני, ותומכת הן בבדיקת השערות והן במחקר תרגומי.