Modello chirurgico per tubi uroteliali di ingegneria tissutale a stadio singolo in minipig
5 luglio 2024
Gli impianti di ingegneria tissutale per la chirurgia ricostruttiva raramente progrediscono oltre gli studi preclinici a causa della laboriosa coltura ex vivo , che include componenti di scaffold complessi e costosi. Qui, presentiamo una procedura in un'unica fase progettata per la diversione urinaria con un'impalcatura tubulare accessibile a base di collagene contenente microinnesti autologhi.
Per iniziare, digiunare un maialino di Gottingen adulto 12 ore prima dell'intervento. Dopo aver eseguito una laparotomia standard della linea mediana inferiore su un maiale anestetizzato, tirare la vescica urinaria interperitoneale verso la ferita. Ora, eseguire l'emostasi profilattica sulla parete anteriore della vescica e incidere il muscolo detrusore con la diatermia.
Quindi, tagliare lo strato mucoso interno con le forbici per asportare un segmento vescicale a parete intera. Chiudere la parete vescicale con una sutura da corsa intrecciata a rapido riassorbimento, lasciando un'apertura prossimale di un centimetro quadrato. Sezionare con cura lo strato mucoso del campione resecato in condizioni sterili e tritare il campione mucoso in micro innesti di un millimetro quadrato per l'inclusione dell'impalcatura.
Usando una pinza, posizionare le particelle di mucosa su una rete biodegradabile montata con un rapporto di espansione da uno a sei. Posizionare la rete con i micro innesti rivolti verso l'alto all'interno di uno stampo rettangolare in acciaio riempito con soluzione di collagene. Dopo la solidificazione, far scivolare l'idrogel su una rete di nylon appoggiata su una piastra di acciaio forata e rimuovere delicatamente lo stampo.
Espellere l'acqua dall'idrogel posizionando una rete di nylon, quindi una piastra d'acciaio sopra il gel, quindi comprimere passivamente con un peso di 120 grammi posto sopra la piastra d'acciaio per cinque minuti. Dopo la compressione, rimuovere delicatamente il peso e la rete di nylon. Ora, l'innesto è pronto per la manipolazione chirurgica.
Arrotolare l'impalcatura appiattita attorno a uno stent biodegradabile con i micro innesti rivolti verso lo stent e suturare l'impalcatura in posizione longitudinalmente con una sutura in monofilamento a lento riassorbimento. Fissare un tappo per clistere del colon anterogrado all'interno del lume dello stent suturando lo stent al cappuccio con due o tre suture interrotte non riassorbibili. Dopo aver completato l'impalcatura, anastomosi il costrutto tubulare fino all'apertura rimanente sulla parete anteriore della vescica con una sutura in monofilamento riassorbibile lento.
Stringere l'anastomosi con una sutura per il cordino della borsa e legare l'estremità distale del condotto. Prelevare un lembo peritoneale dal legamento pubocavescicale e rattoppare longitudinalmente l'impalcatura tubulare con una sutura monofilamento riassorbibile lenta e in esecuzione. Iniettare soluzione salina attraverso il catetere uretrale per confermare la pervietà anastomotica.
Sezionare senza mezzi termini un canale trans fasciale lateralmente alla linea mediana vicino alla ghiandola mammaria caudale sul lato destro. Posizionare il condotto in una tasca sottocutanea e contrassegnare il condotto con suture a livello cutaneo non riassorbibili. Dopo aver chiuso la fascia muscolare anteriore del muscolo addominale, chiudere la pelle con una sutura da corsa monofilamento non riassorbibile.
Al termine di sei settimane di osservazione, ispezionare il lume del condotto mediante endoscopia per verificare la continuità e il rivestimento epiteliale. Eseguire la tomografia computerizzata con mezzo di contrasto per garantire la pervietà del condotto. Dopo sei settimane di osservazione, la valutazione microscopica del tessuto dello scaffold non ha rivelato segni di rigetto o infezione dell'ospite e lo scaffold tubulare è rimasto pervio e non ostruito.
Le valutazioni istologiche hanno mostrato un epitelio luminale stratificato di origine uroteliale che copriva l'intera impalcatura con resti dei biomateriali di rinforzo ancora visibili dopo sei settimane.
Panoramica
Questo studio presenta una nuova procedura in un singolo stadio per la deviazione urinaria, che utilizza un impalcatura tubolare a base di collagene arricchita con microinnesti autologhi. Il metodo mira a semplificare il processo di ingegneria tissutale, che spesso incontra difficoltà nei trial preclinici a causa dei complessi requisiti dell'impalcatura.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Ingegneria tissutale
- Chirurgia ricostruttiva
- Urologia
Sfondo
- Gli impianti ingegnerizzati a livello tissutale spesso non riescono a superare le prove precliniche.
- I metodi attuali prevedono componenti complessi e costosi per gli scaffold.
- Esiste la necessità di procedure chirurgiche più accessibili ed efficienti.
- Gli scaffold a base di collagene possono fornire una soluzione biocompatibile per la deviazione urinaria.
Scopo dello studio
- Sviluppare una procedura chirurgica semplificata per la deviazione urinaria.
- Utilizzare un impalcatura a base di collagene che incorpora microinnesti autologhi.
- Valutare la fattibilità e l'efficacia del nuovo metodo.
Metodi Utilizzati
- Preparazione di un impalcatura a base di collagene con microinnesti mucosi tritati.
- Tecniche chirurgiche standard per l'escissione del segmento vescicale e l'innesto dell'impalcatura.
- Valutazione post-operatoria mediante endoscopia e imaging TC.
- Analisi istologica del tessuto dell'impalcatura dopo sei settimane.
Risultati principali
- Lo scaffold tubolare è rimasto pervio e senza ostruzioni dopo sei settimane.
- Non sono stati osservati segni di rigetto da parte dell'ospite né infezioni.
- Le valutazioni istologiche hanno mostrato un epitelio luminale stratificato di origine uroteliale.
- Dopo sei settimane erano ancora visibili residui dei biomateriali di rinforzo.
Conclusioni
- La procedura in un unico stadio è un'alternativa praticabile per la deviazione urinaria.
- Impianti di collagene con microinnesti autologhi possono migliorare i risultati chirurgici.
- Questo metodo potrebbe facilitare il passaggio degli impianti ingegnerizzati da tessuti alla pratica clinica.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale Esecutiva
La ricerca e sviluppo nel settore biofarmaceutico affronta sfide persistenti nello sviluppo di soluzioni ingegnerizzate di tessuto affidabili e scalabili per l'urologia ricostruttiva, dove la disponibilità di innesti e la compatibilità con l'ospite sono fattori critici. Questo modello di scaffold basato sul collagene in minisuidi fornisce una piattaforma riproducibile per valutare l'integrazione di tessuti autologhi e le prestazioni a breve termine in vivo. L'approccio consente una previsione affidabile delle interazioni tra scaffold e ospite e fornisce indicazioni sui rischi traslazionali per future applicazioni cliniche.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Bersaglio
- Permette l'analisi meccanicistica dell'integrazione dello scaffold e della rigenerazione del tessuto in un modello animale di grandi dimensioni controllato.
- Supporta la riduzione del rischio biologico mediante l'uso di tessuto autologo per minimizzare l'immunogenicità e il rischio di rigetto.
- Facilita la validazione funzionale degli obiettivi per le strategie di ingegneria tissutale uroteliale.
Sviluppo di screening e saggi
- Fornisce un flusso di lavoro standardizzato per la preparazione e l'innesto di costrutti ingegnerizzati di tessuto con letture quantitative post-impianto.
- Consente una valutazione riproducibile della pervietà dello scaffold, dell'epitelializzazione e della risposta dell'ospite mediante imaging e istologia.
- Permette lo screening successivo di modifiche ai biomateriali o di fonti cellulari in un contesto preclinico validato.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Allinea alle esigenze ricostruttive rilevanti per la patologia modellando il devio urinario in un sistema fisiologicamente pertinente.
- Permette una continuità dalla progettazione del supporto fino alla validazione in vivo, sostenendo decisioni di avanzamento proporzionate al rischio.
- Fornisce informazioni traslazionali sulla durata del supporto, sull'integrazione con l'organismo ospite e sul rischio di infezione durante un periodo definito di osservazione.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo modello collega la fase iniziale della scoperta e la validazione preclinica, consentendo test basati su ipotesi di scaffold ingegnerizzati per tessuti in un sistema animale di grandi dimensioni.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sui meccanismi di integrazione dello scaffold con l'ospite e sulla rigenerazione dei tessuti.
- Screening: Fornisce output quantitativi come la pervietà del condotto e la copertura epiteliale per analisi comparative.
- Analisi: Utilizza endoscopia, imaging TC e istologia per generare dati riproducibili che supportano le decisioni.
- Ricerca traslazionale: Offre una piattaforma per valutare la fattibilità clinica e le prestazioni dei biomateriali in un contesto anatomico rilevante.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce un flusso di lavoro riutilizzabile per l'ottimizzazione iterativa degli scaffold e il confronto tra programmi.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva riguardo le prestazioni del costrutto ingegnerizzato e la compatibilità con l'ospite.
- Valore operativo: Standardizza la preparazione e l'implantazione dello scaffold per studi riproducibili e scalabili.
- Valore strategico: Fornisce indicazioni per decisioni di avanzamento o interruzione nello sviluppo delle tecnologie scaffold verso la traduzione clinica.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione basata sul rischio dei programmi di ingegneria tissutale in base ai dati di prestazione in vivo.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze chirurgiche nei modelli di grandi animali e nella manipolazione dei tessuti.
- Richiede accesso a metodiche di imaging e infrastrutture per l'analisi istologica.
- Necessita di una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro per le procedure di fabbricazione e impianto delle impalcature.
- L'adattamento ad altri siti anatomici o specie potrebbe richiedere modifiche alle procedure.
- L'osservazione a breve termine limita la valutazione della durata e della funzionalità a lungo termine delle impalcature.
