Chirurgisch model voor enkelfasige weefsel-gemanipuleerde urotheelbuizen bij minipigs
5 juli 2024
Weefselgemanipuleerde implantaten voor reconstructieve chirurgie komen zelden verder dan preklinische proeven vanwege moeizame ex vivo kweek, die complexe en dure steigercomponenten omvat. Hier presenteren we een eenfasige procedure die is ontworpen voor urineomleiding met een toegankelijke buisvormige steiger op basis van collageen die autologe microtransplantaten bevat.
Om te beginnen, snel een volgroeid Göttingen minivarken 12 uur voor de operatie. Na het uitvoeren van een standaard laparotomie op de onderste middellijn bij een verdoofd varken, trekt u de interperitoneale urineblaas naar de wond. Voer nu profylactische hemostase uit op de voorste blaaswand en snijd de detrusorspier in met diathermie.
Knip vervolgens de binnenste slijmvlieslaag met een schaar af om een volledig wandblaassegment weg te snijden. Sluit de blaaswand af met een snel resorbeerbare gevlochten lopende hechtdraad terwijl u een proximale opening van één vierkante centimeter laat. Ontleed zorgvuldig de slijmvlieslaag van het gereseceerde exemplaar onder steriele omstandigheden en hak het slijmvliesmonster fijn tot microtransplantaten van één vierkante millimeter voor het inbedden in steigers.
Plaats met een tang de slijmvliesdeeltjes op een passend biologisch afbreekbaar gaas met een uitzettingsverhouding van één tot zes. Plaats het gaas met de microtransplantaten naar boven gericht in een rechthoekige stalen mal gevuld met collageenoplossing. Schuif na het stollen de hydrogel op een nylon gaas dat op een geperforeerde stalen plaat rust en verwijder de vorm voorzichtig.
Verdrijf het water uit de hydrogel door een nylon gaas en vervolgens een stalen plaat op de gel te plaatsen en vervolgens passief samen te drukken met een gewicht van 120 gram dat gedurende vijf minuten op de stalen plaat wordt geplaatst. Verwijder na compressie voorzichtig het gewicht en het nylon gaas. Nu is het transplantaat klaar voor chirurgische behandeling.
Rol de afgeplatte steiger rond een biologisch afbreekbare stent met de microtransplantaten naar de stent gericht en hecht de steiger in de lengterichting op zijn plaats met een langzaam resorbeerbare monofilament lopende hechtdraad. Fixeer een antegrade klysmastop in het lumen van de stent door de stent aan de dop te hechten met twee of drie onderbroken niet-resorbeerbare hechtingen. Na voltooiing van de steiger, anastomoseert u de buisvormige constructie naar de resterende opening op de voorste blaaswand met een langzaam resorbeerbare monofilament lopende hechtdraad.
Span de anastomose aan met een hechtdraad en lig het distale uiteinde van de leiding. Oogst een peritoneale flap van het schaambeenligament en plak de buisvormige steiger in de lengterichting af met een lopende, langzaam resorbeerbare monofilamenthechtdraad. Injecteer zoutoplossing via de urethrale katheter om de doorgankelijkheid van de anastomose te bevestigen.
Ontleed botweg een transfasciaal kanaal lateraal naar de middellijn naast de caudale borstklier aan de rechterkant. Plaats de buis in een onderhuidse zak en markeer de buis met niet-resorbeerbare hechtingen op huidniveau. Na het sluiten van de voorste spierfascia van de buikspier, sluit u de huid met een niet-resorbeerbare monofilament lopende hechtdraad.
Aan het einde van zes weken observatie inspecteert u het leidinglumen door middel van endoscopie op continuïteit en epitheelbekleding. Voer contrastversterkte computertomografie uit om de doorgankelijkheid van de leiding te garanderen. Na zes weken observatie toonde microscopische evaluatie van steigerweefsel geen tekenen van afstoting of infectie van de gastheer, en de buisvormige steiger bleef duidelijk en onbelemmerd.
Histologische evaluaties toonden een gelaagd luminaal epitheel van urotheeloorsprong dat de hele steiger bedekte, met overblijfselen van de versterkende biomaterialen die na zes weken nog steeds zichtbaar waren.
Overzicht
Deze studie presenteert een nieuwe eenfasige procedure voor urinaire divertie met gebruik van een op collageen gebaseerd tubulair scaffold waarin autologe microtransplantaten zijn ingebed. De methode heeft tot doel het tissue-engineeringproces te vereenvoudigen, dat in preklinische studies vaak tegen problemen aanloopt vanwege complexe scaffoldvereisten.
Belangrijkste onderdelen van het onderzoek
Wetenschapsgebied
- Tissue engineering
- Reconstructieve chirurgie
- Urologie
Achtergrond
- Tissue-engineered implantaten slagen er vaak niet in om voorbij de preklinische trials te komen.
- Huidige methoden maken gebruik van complexe en kostbare scaffold-componenten.
- Er is behoefte aan toegankelijkere en efficiëntere chirurgische procedures.
- Op collageen gebaseerde scaffolds kunnen een biocompatibele oplossing bieden voor urinewegafleiding.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een vereenvoudigde chirurgische procedure voor urinewegafleiding.
- Het gebruik van een scaffold op basis van collageen waarin autologe microtransplantaten zijn opgenomen.
- Het evalueren van de haalbaarheid en effectiviteit van de nieuwe methode.
Gebruikte methoden
- Bereiding van een collageen-gebaseerd steunstructuur met fijngehakte mucosale microtransplantaten.
- Standaard chirurgische technieken voor excisie van een blaassegment en implantatie van de steunstructuur.
- Postoperatieve evaluatie via endoscopie en CT-beeldvorming.
- Histologische analyse van het weefsel van de steunstructuur na zes weken.
Belangrijkste resultaten
- Het tubulaire steigerwerk bleef open en ongeobstrueerd na zes weken.
- Er werden geen tekenen van afstoting door de gastheer of infectie waargenomen.
- Histologische evaluaties toonden een gestratificeerd luminaal epitheel van urotheliaal oorsprong.
- Resten van de versterkende biomaterialen waren na zes weken nog steeds zichtbaar.
Conclusies
- De eenstapsprocedure is een levensvatbaar alternatief voor urinaire divertie.
- Op collageen gebaseerde scaffolds met autologe microtransplantaten kunnen de chirurgische resultaten verbeteren.
- Deze methode kan de overgang van tissue-engineered implantaten naar de klinische praktijk faciliteren.
Veelgestelde Vragen
Industriële Relevantie voor Directie
Biopharma R&D staat voor aanhoudende uitdagingen bij de ontwikkeling van betrouwbare, schaalbare tissue-engineered oplossingen voor de reconstructieve urologie, waarbij de beschikbaarheid van transplantaten en de compatibiliteit met de gastheer cruciaal zijn. Dit enkelvoudige collageen-gebaseerde scaffoldmodel in minivarkens biedt een reproduceerbaar platform voor het evalueren van de integratie van autoloog weefsel en de kortetermijn-in vivo prestaties. Deze aanpak ondersteunt het voorspellende vertrouwen in interacties tussen de scaffold en de gastheer en geeft inzicht in de translationele risico's voor toekomstige klinische toepassingen.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt mechanistische analyse van scaffold-integratie en weefselregeneratie mogelijk in een gecontroleerd grootdiermodel.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door het gebruik van autoloog weefsel om immunogeniteit en het risico op afstoting te minimaliseren.
- Faciliteert functionele target-validatie voor strategieën in urotheel-tissue engineering.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerde workflow voor het prepareren en implanteren van weefseltechnische constructen met kwantitatieve read-outs na implantatie.
- Maakt een reproduceerbare beoordeling van de openheid van het scaffold, epithelialisatie en de gastrespons mogelijk middels beeldvorming en histologie.
- Ondersteunt downstream screening van biomateriaalmodificaties of celbronnen in een gevalideerde preklinische context.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekterelateerde reconstructieve behoeften door urinewegafleiding te modelleren in een fysiologisch relevant systeem.
- Maakt continuïteit mogelijk van scaffoldontwerp tot in vivo validatie, wat risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling ondersteunt.
- Biedt translationele inzichten in de duurzaamheid van de scaffold, integratie door de gastheer en het infectierisico over een gedefinieerde observatieperiode.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit model slaat een brug tussen vroege ontdekking en preklinische validatie door hypothese-gestuurde tests van weefseltechnische scaffolds in een groot-dierensysteem mogelijk te maken.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetesten met betrekking tot de integratie van het scaffold met de gastheer en mechanismen van weefselregeneratie.
- Screening: Levert kwantitatieve resultaten, zoals de doorgankelijkheid van het kanaal en de epitheliale bedekking, voor comparatieve analyse.
- Analytica: Maakt gebruik van endoscopie, CT-beeldvorming en histologie om reproduceerbare, beslissingsondersteunende gegevens te genereren.
- Translationeel onderzoek: Biedt een platform voor het evalueren van de klinische haalbaarheid en de prestaties van biomaterialen in een relevante anatomische context.
- Bedrijfsmatige hergebruik: Vestigt een herbruikbare workflow voor iteratieve scaffold-optimalisatie en benchmarking tussen verschillende programma's.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen in de prestaties van weefseltechnische constructen en de compatibiliteit met de gastheer.
- Operationele waarde: Standardiseert de bereiding en implantatie van scaffolds voor reproduceerbare, schaalbare studies.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen voor het verder ontwikkelen van scaffoldtechnologieën richting klinische translatie.
- Portfolio-impact: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van weefseltechnische programma's mogelijk op basis van in vivo prestatiegegevens.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist chirurgische expertise in grootdier-modellen en weefselverwerking.
- Vereist toegang tot beeldvormingsmodaliteiten en infrastructuur voor histologische analyse.
- Maakt cross-team standaardisatie van de fabricage van scaffolds en implantatieprotocollen noodzakelijk.
- Aanpassing aan andere anatomische locaties of soorten kan protocolwijzigingen vereisen.
- Kortetermijnobservatie beperkt de beoordeling van de langetermijnduurzaamheid en functie van de scaffold.
