엔지니어링 혈관을 근육 플랩
January 11th, 2016
현재까지 두꺼운 조직 결손은 일반적으로 자가 조직 플랩 또는 엔지니어링 조직을 적용하여 재구성됩니다. 이 프로토콜에서는 자가 피판을 대체하기 위해 자가 척추경을 지닌 혈관 조직 피판을 엔지니어링하는 새로운 방법을 제시합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 전체 두께의 복벽 결손을 재건하는 데 활용될 잘 형성된 조직 피판을 만드는 것입니다. 이것은 먼저 생분해성 폴리락트산, 폴리락틱-코-글리콜산 스캐폴드를 준비함으로써 달성됩니다. 다음으로 내피 세포, 근육 세포 및 섬유아세포를 파종하고 이식편을 체외에서 배양하여 세포가 자가 조립할 수 있도록 합니다.
그런 다음 공학적 조직은 쥐의 대퇴 동맥과 정맥 주위에 이식되어 숙주 혈관으로 문합을 거치고 고도로 혈관화됩니다. 마지막으로, 조직은 척추경 피판으로 전체 두께의 복벽 결손으로 전달됩니다. 최종적으로 이식편 혈관형성은 초음파, T 덱스트란 주사, CD31에 대한 면역염색으로 입증되며, 생체역학 시험기를 사용하여 피판의 강성을 검사합니다.
기존 방법에 비해 이것의 주요 장점은 기증자 부위 이동성이 낮고 전체 두께의 연조직을 구성하는 데 사용할 수 있는 엔지니어링된 플랩의 높은 생존율입니다. 이 방법은 전체 두께의 복벽 결손이 있는 환자에게 도움이 될 수 있습니다. 시연은 성형외과 의사인 Dana Egozi 박사가 제 실험실과 협력하여 수행하며 Anina Freimann이 그녀를 도울 것입니다.
텍스트 프로토콜에 따라 골격을 준비하고 세포를 삽입한 후 작은 가는 직선 가위, 스프링 가위, 끝이 가는 직선 집게, 톱니 모양의 집게, 허드슨 집게, 바늘 홀더 및 숫자 15 블레이드 메스. 마이크로 원심분리기 튜브에 425마이크로리터의 케타민과 75마이크로리터의 실록신의 혼합물을 준비하고 주사기로 옮깁니다. 그런 다음 부프레노르핀 1-20밀리리터당 0.3밀리그램을 멸균 식염수로 희석합니다.
텍스트 프로토콜에 따라 마우스를 마취한 후 s에 놓습니다.tage, 정상 체온을 유지하기 위해 섭씨 37도까지 가열하고 접착 붕대를 사용하여 스테이지에 고정합니다. 면 팁으로 요오드를 사용한 다음 70% 에탄올을 사용하여 절개 부위를 청소하여 무균 작업 영역을 설정합니다. 진정 수준을 확인한 후 메스를 사용하여 무릎에서 대퇴 혈관과 평행하게 서혜부 인대까지 피부를 절개하여 대퇴 동맥과 정맥 혈관이 노출될 때까지 합니다.
클립이나 바늘을 사용하여 피부를 잡습니다. 그런 다음 스프링 가위와 집게를 사용하여 profunda 아래의 대퇴골 AV에서 시작하여 경골 및 비골 AV의 분기점 위에서 대퇴 동맥과 정맥 혈관을 주변 조직으로부터 조심스럽게 분리합니다. 다리로 가는 혈류를 보존하고 후속 허혈을 방지하기 위해 프로펀다(profunda)를 건드리
지 마십시오.다음으로, 노출된 대퇴골 AV 주위의 이전에 준비된 이식편을 profunda 아래 및 경골 및 proneal AV의 분기점 위로 접고 8-0을 사용합니다. 실크 봉합사는 끝을 결합합니다. 대퇴골 AV 혈관에서만 싹이 트는 모세혈관에 의한 임플란트 혈관 형성을 보장하려면 멸균된 라텍스 조각을 이식편 아래에 놓고 6-0 실크를 사용하여 이식편과 봉합사를 감싸십시오. 그런 다음 4-0 실크 봉합사를 사용하여 위에 있는 피부를 닫습니다.
부프레오르핀을 하루에 두 번, 2-3일 동안 피하주사합니다. 마취에서 회복될 때까지 그리고 그 후 이식편이 피판으로 이식될 때까지 매일 마우스를 면밀히 모니터링하십시오. 이식 후 1-2 주 후, 마우스를 마취 한 후 동물을 가열 된 무대에 놓고 고정합니다.
이 동영상의 앞부분에서 설명했듯이 절개 부위를 청소한 후 가위와 집게를 사용하여 피부의 봉합사를 조심스럽게 열고 메스로 서혜부 인대에 수직인 피부를 복부 피부를 통해 계속 절개합니다. 메스를 사용하여 복부 벽을 절개합니다. 라텍스 조각을 조심스럽게 제거하고 혈관 피판을 노출시킵니다.
그런 다음 가위와 집게로 주변 조직에서 조직 플랩을 절개합니다. 8-0으로 실크 봉합사, AV의 출혈을 방지하기 위해 대퇴골 AV의 말단부를 결찰합니다. 그런 다음 접힌 이식된 조직의 원위부인 무릎에서 AV를 소작하고 8-0 봉합. 이식편으로 둘러싸인 대퇴골 AV를 동맥 손상을 피하면서 복부 복벽 쪽으로 부드럽게 옮기고 전체 두께 결손이 어느 거리에서 이루어져야 하는지 결정합니다.
봄 가위로 복직근을 절개하여 피부가 덮인 근육의 약 1cm x 0.8cm 부분을 제거합니다. 축 방향 피판으로 혈관 이식편으로 둘러싸인 대퇴골 AV를 8-0을 사용하여 복부 복벽의 전체 두께 결손으로 이식합니다. 탈장을 예방하기 위한 실크 봉합사. 피판을 주변 근육 조직에 봉합합니다.
그런 다음 4-0 실크로 다리 피부를 봉합합니다.복부 피부를 노출시켜 전체 복벽 결손의 효과를 모방합니다. 요오드화 거즈와 멸균 붕대로 피부의 상처를 덮어 노출 부위의 오염을 방지합니다.
이 비디오에서 이전에 설명한 대로 부프레노르핀을 투여합니다. 마취에서 회복될 때까지, 그리고 그 후 텍스트 프로토콜에 설명된 연구를 위해 피판이 회복될 때까지 매일 동물을 면밀히 모니터링합니다. 이식 후 1주 및 2주가 지난 후, 이식 부위를 전체적으로 관찰한 결과, CD31 양성 면역염색에 의해 결정된 바와 같이 생존 가능하고 혈관이 고도로 형성된 조직 이식편이 밝혀졌습니다.
조직 이식편은 또한 FITC-dextran 꼬리 정맥 주입 및 초음파 측정에서 볼 수 있듯이 고도로 관류되었습니다. 이 그래프는 이식 후 1주일 후에 이미 많은 혈관이 관찰되었으며, AV 혈관 인근에서 일주일 더 지난 후 이 수치가 크게 증가했음을 보여줍니다. 여기에서 볼 수 있듯이, 이식편 이식 후 대퇴골 후 개통성과 무결성은 컬러 도플러 모드의 초음파 영상으로 확인되었습니다.
파란색과 빨간색은 이식편의 혈류를 나타냅니다. 또한, 초음파 검사 결과 이식 부위 내 관류가 밝혀졌는데, 이는 1주일에 비해 이식 후 약간 더 높았습니다. 이식 후 일주일 후에 피판을 자세히 조사한 결과, 주변 환경에 대한 애착이 확고한 것으로 밝혀졌다.
혈관화 전 세포가 삽입된 피판을 비교했을 때, 전자는 대조군 무세포 비혈관화 이식편이 강성과 강도를 포함한 우수한 기계적 특성을 보여주었으며, 이는 또한 탈구 및 탈장이 적은 결과를 가져왔습니다. 이 기술을 숙달하면 제대로 수행하면 약 30분 안에 완료할 수 있습니다. 개발 후 이 기술은 성형 외과 의사가 전체 두께의 복벽 결함뿐만 아니라 기타 복잡하고 심각한 연조직 결함으로 고통받는 환자를 치료할 수 있는 길을 열었습니다.
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개요
이 프로토콜은 자가 유래 이행부를 가진 혈관화된 조직 플랩을 공학화하는 새로운 방법을 제시하여, 전층 복벽 결손 재건을 목적으로 합니다. 이 접근 방식은 세포 조립 및 혈관화를 지원하기 위해 생체 분해성 지지체를 활용합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 조직 공학
- 재생 의학
- 혈관 생물학
배경
- 전통적인 재건 방법은 자가 조직 플랩을 포함합니다.
- 공학화된 조직은 복잡한 조직 결손에 대한 잠재적인 대안을 제공합니다.
- 혈관화는 공학화된 조직의 생존력에 중요합니다.
- 이 연구는 플랩의 혈관화를 향상시키는 방법을 탐구합니다.
연구 목적
- 복벽 재건을 위한 혈관화된 조직 플랩을 개발합니다.
- 이행부를 이용하여 그라프트 통합을 개선합니다.
- 전임상 모델에서 공학화된 조직의 효과성을 평가합니다.
사용된 방법
- 생체 분해성 폴리락틱 산 지지체의 준비.
- 혈관 내피 세포, 근육 세포 및 섬유아세포를 지지체에 접종합니다.
- 세포 자체 조립을 촉진하기 위한 시험관 내 배양.
- 마우스 모델의 대퇴 동맥 및 정맥 주변에 공학화된 조직을 이식합니다.
주요 결과
- 공학화된 조직이 숙주 혈관과 성공적으로 문합되었습니다.
- 초음파 및 CD31에 대한 면역 염색을 통해 중요한 혈관화가 확인되었습니다.
- 바이오다이내믹 테스트 장비를 사용하여 플랩의 강성을 평가했습니다.
- 이 방법은 자가 이행부의 대체물로서 잠재력을 보였습니다.
결론
- 이 연구는 전통적인 조직 재건 방법에 대한 타당한 대안을 제시합니다.
- 설명된 공학 접근 방식을 통해 혈관화를 향상시킬 수 있습니다.
- 이 기술은 재건 수술의 결과를 개선할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
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.
