מודל כירורגי לצינורות שופתן מהונדסים רקמה חד-שלבית במיני-חזירים
5 ביולי 2024
שתלים מהונדסים רקמות לניתוחי שחזור מתקדמים רק לעתים רחוקות מעבר לניסויים פרה-קליניים בשל תרבית אקס ויוו מייגעת, הכוללת רכיבי פיגומים מורכבים ויקרים. כאן, אנו מציגים הליך חד שלבי המיועד להטיית שתן עם פיגום צינורי נגיש על בסיס קולגן המכיל מיקרושתלים אוטולוגיים.
כדי להתחיל, צום חזיר קטן גטינגן בוגר 12 שעות לפני הניתוח. לאחר ביצוע לפרוטומיה סטנדרטית בקו האמצע התחתון על חזיר מורדם, משוך את שלפוחית השתן הבין-צפקית אל הפצע. עכשיו, לבצע hemostasis מניעתי על דופן שלפוחית השתן הקדמית, לחתוך את שריר detrusor עם diathermia.
לאחר מכן, לחתוך את שכבת הרירית הפנימית עם מספריים כדי להסיר קטע שלפוחית השתן מלא הקיר. סגור את דופן שלפוחית השתן עם תפר ריצה קלוע מהיר הניתן לספיגה תוך השארת פתח פרוקסימלי של סנטימטר מרובע אחד. נתחו בזהירות את השכבה הרירית של הדגימה המנותחת בתנאים סטריליים, וטחנו את הדגימה הרירית למיקרו שתלים של מילימטר רבוע אחד להטמעת פיגומים.
בעזרת מלקחיים, הניחו את חלקיקי הרירית על רשת מתכלה מותאמת עם יחס התפשטות של אחד עד שש. הניחו את הרשת כאשר שתלי המיקרו פונים כלפי מעלה בתוך תבנית פלדה מלבנית מלאה בתמיסת קולגן. לאחר המיצוק מחליקים את ההידרוג'ל על רשת ניילון המונחת על פלטת פלדה מחוררת, ומסירים בעדינות את התבנית.
יש להוציא מים מההידרוג'ל על ידי הנחת רשת ניילון, ולאחר מכן צלחת פלדה על גבי הג'ל, ולאחר מכן לדחוס באופן פסיבי עם משקל של 120 גרם המונח על גבי צלחת הפלדה למשך חמש דקות. לאחר הדחיסה, הסירו בעדינות את המשקולת ואת רשת הניילון. כעת, השתל מוכן לטיפול כירורגי.
מגלגלים את הפיגום השטוח סביב סטנט מתכלה כאשר השתלים הזעירים פונים לסטנט, ותופרים את הפיגום במקומו בצורה אורכית עם תפר ריצה מונופילמנט איטי הניתן לספיגה חוזרת. קבע פקק חוקן מעי גס קדמי בתוך לומן הסטנט על ידי תפירת הסטנט לפקק עם שניים או שלושה תפרים קטועים שאינם ניתנים לספיגה חוזרת. לאחר השלמת הפיגום יש לאנסטומוז את המבנה הצינורי עד לפתח הנותר בדופן שלפוחית השתן הקדמית באמצעות תפר ריצה מונופילמנט איטי.
הדקו את האנסטומוזה עם תפר חוט ארנק, וקשרו את הקצה הדיסטלי של הצינור. קוצרים דש פריטוניאלי מהרצועה הפאובובסית, ומחברים את הפיגום הצינורי לאורכו בתפר מונופילמנט רץ ואיטי. הזריקו מי מלח דרך צנתר השופכה כדי לאשר את הפטנט האנסטומטי.
יש לנתח באופן בוטה תעלה טרנס פאשיאלית לרוחב לקו האמצע ליד בלוטת החלב הקאודלית בצד ימין. מניחים את הצינור בכיס תת עורי ומסמנים את הצינור בתפרים ברמת העור שאינם ניתנים לספיגה חוזרת. לאחר סגירת הפאשיה הקדמית של שריר הבטן, יש לסגור את העור באמצעות תפר ריצה מונופילמנט שאינו ניתן לספיגה חוזרת.
בתום שישה שבועות של תצפית, יש לבדוק את לומן הצינור על ידי אנדוסקופיה להמשכיות ורירית אפיתל. בצע טומוגרפיה ממוחשבת משופרת בניגודיות כדי להבטיח פטנט צינור. לאחר שישה שבועות של תצפית, הערכת רקמת פיגום מיקרוסקופית לא גילתה סימנים לדחייה או זיהום של המאכסן, והפיגום הצינורי נותר פטנט וללא הפרעה.
הערכות היסטולוגיות הראו אפיתל לומינלי מרובד ממקור אורותל, המכסה את כל הפיגום עם שרידים של ביו-חומרים מחזקים שעדיין נראים לאחר שישה שבועות.
סקירה כללית
מחקר זה מציג הליך חד-שלבי חדש להסטת שתן באמצעות פיגום צינורי מבוסס קולגן המטומן בו מיקרו-השתלות אוטולוגיות. השיטה שואפת לפשט את תהליך הנדסת הרקמות, אשר מתמודד לעיתים קרובות עם אתגרים בניסויים פרה-קליניים בשל דרישות מורכבות מהפיגום.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- הנדסת רקמות
- כירורגיה שחזורית
- אורולוגיה
רקע
- שתלים בהנדסת רקמות נכשלים לעיתים קרובות בהתקדמות מעבר לניסויים פרה-קליניים.
- שיטות נוכחיות כוללות רכיבי פיגום מורכבים ויקרים.
- קיים צורך בהליכים כירורגיים נגישים ויעילים יותר.
- פיגומים מבוססי קולגן יכולים לספק פתרון תואם ביולוגית להסטה שפכית.
מטרת המחקר
- פיתוח הליך כירורגי מפושט להסטה שפכית של השתן.
- שימוש בפיגום מבוסס קולגן המשלב מיקרו-שתולים אוטולוגיים.
- הערכת ההיתכנות והיעילות של השיטה החדשה.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הכנה של פיגום מבוסס קולגן עם מיקרו-שתוכים של רירית קצוצה.
- טכניקות כירורגיות סטנדרטיות לכריתת מקטע של שלפוחית השתן והשתלת פיגום.
- הערכה לאחר ניתוח באמצעות אנדוסקופיה והדמיית CT.
- ניתוח היסטולוגי של רקמת הפיגום לאחר שישה שבועות.
תוצאות עיקריות
- הפיגום הצינורי נותר פתוח וללא חסימות לאחר שש שבועות.
- לא נצפו סימנים לדחייה על ידי המארח או לזיהום.
- הערכות היסטולוגיות הראו אפיתליום לומנלי שכבתי ממקור אורותליאלי.
- שאריות של חומרי הביו-חיזוק עדיין היו גלויות לאחר שש שבועות.
מסקנות
- ההליך החד-שלבי מהווה חלופה ישימה להסטה שפחיתית.
- פיגומים מבוססי קולגן עם מיקרו-השתמות אוטולוגיות עשויים לשפר את התוצאות הניתוחיות.
- שיטה זו עשויה להקל על מעברם של שתלים מהונדסי רקמות לפרקטיקה הקלינית.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מו"פ בביופארמה מתמודד עם אתגרים מתמשכים בפיתוח פתרונות הנדסת רקמות אמינים וניתנים להרחבה עבור אורולוגיה רקונסטרוקטיבית, שבה זמינות השטמאים והתאימות למארח הן קריטיות. מודל זה של פיגום מבוסס קולגן בשלב אחד בחזירי מיני (minipigs) מספק פלטפורמה הניתנת לשחזור להערכת אינטגרציה של רקמה אוטולוגית וביצועים בטווח קצר in vivo. גישה זו תומכת בביטחון ניבוי באינטראקציות בין הפיגום למארח ומספקת מידע על סיכונים תרגומיים עבור יישומים קליניים עתידיים.
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר חקירה מכניסטית של שילוב פיגומים והתחדשות רקמות במודל מבוקר של בעלי חיים גדולים.
- תומך בהפחתת סיכונים ביולוגיים באמצעות שימוש ברקמה אוטולוגית כדי למזער אימונוגניות וסיכון לדחייה.
- מסייע בתיקוף תפקודי של יעדים עבור אסטרטגיות להנדסת רקמות אורותליאליות.
סריקה ופיתוח בדיקה
- מספק זרימת עבודה סטנדרטית להכנה ולהשתלה של מבנים בהנדסת רקמה עם מדדים כמותיים לאחר ההשתלה.
- מאפשר הערכה הדירה של פתוחות הפיגום (scaffold), אפיתליזציה ותגובת המארח באמצעות דימיון והיסטולוגיה.
- תומך בסריקה של שינויים בחומרי ביו-מטריאליים או במקורות תאים בהקשר פרה-קליני מתוקף.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מתואם עם צרכים שחזוריים הרלוונטיים למחלה על ידי מידול של נתיב השתנה במערכת רלוונטית פיזיולוגית.
- מאפשר רציפות משלב תכנון הפיגום ועד לתיקוף in vivo, ובכך תומך בקבלת החלטות על קידום מותאם סיכונים.
- מספק תובנות תרגומיות לגבי עמידות הפיגום, אינטגרציה עם המארח וסיכון לזיהום לאורך תקופת תצפית מוגדרת.
שילוב תהליכי עבודה ומסלולי עיבוד
מודל זה מגשר בין שלבי הגילוי המוקדמים לבין תיקוף פרה-קליני, בכך שהוא מאפשר בדיקה מונחית-השערה של פיגומים להנדסת רקמות במערכת של בעלי חיים גדולים.
- ביולוגיה של גילוי: תומכת בבדיקת השערות לגבי אינטגרציה של פיגום-מארח ומנגנוני התחדשות רקמות.
- סריקה: מספקת פלטים כמותיים, כגון פתוחות התעלה וכיסוי אפיתליאלי, לצורך ניתוח השוואתי.
- אנליטיקה: עושה שימוש באנדוסקופיה, דימות CT והיסטולוגיה כדי להפיק נתונים הניתנים לשחזור ומסייעים בקבלת החלטות.
- מחקר תרגומי: מספקת פלטפורמה להערכת היתכנות קלינית וביצועי חומרי ביומטריים בהקשר אנטומי רלוונטי.
- שימוש חוזר ארגוני: מבססת זרימת עבודה ניתנת לשימוש חוזר לצורך אופטימיזציה איטרטיבית של פיגומים ובנצ'מרקינג בין תוכניות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בביצועי מבנהים של הנדסת רקמות ובבתאימות למארח.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה של הכנת פיגומים והשתלה לצורך מחקרים הדירים וניתנים להרחבה.
- ערך אסטרטגי: מספק מידע לקבלת החלטות לגבי קידום טכנולוגיות פיגום לעבר יישום קליני.
- השפעה על הפורט폴יו: מאפשר תעדוף מותאם סיכונים של תוכניות הנדסת רקמות בהתבסס על נתוני ביצועים in vivo.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות כירורגית במודלים של בעלי חיים גדולים וטיפול ברקמות.
- נדרשת גישה לאמצעי דימות ולתשתית לניתוח היסטולוגי.
- נחוץ סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולי ייצור והשתלה של פיגומים.
- התאמה לאתרים אנטומיים אחרים או למינים אחרים עשויה לדרוש שינויים בפרוטוקול.
- תצפית לטווח קצר מגבילה את הערכת העמידות והתפקוד של הפיגום לטווח ארוך.
