Długosegmentowe wady tchawicy mogą występować jako rzadkie choroby wrodzone, takie jak pełne pierścienie tchawicy i agenezja tchawicy, a także uraz, nowotwór złośliwy i infekcja. W przypadku przekroczenia 6 cm u dorosłych lub 30% długości tchawicy u dzieci wady te nie mogą być leczone za pomocą rekonstrukcji chirurgicznej. Próby zastąpienia dróg oddechowych tkankami autologicznymi, przeszczepami zwłok i sztucznymi konstruktami były nękane przewlekłymi infekcjami, ziarninacją, awariami mechanicznymi i zwężeniem.
1,2,3. Zarówno w badaniach klinicznych, jak i na dużych zwierzętach, rekonwalescencja pooperacyjna po wymianie dróg oddechowych za pomocą inżynierii tkankowej wymagała licznych interwencji w celu zwalczania zwężenia (zdefiniowanego jako zwężenie światła o >50%) i utrzymania drożności dróg oddechowych. Dodatkowe prace TETG miały na celu zmniejszenie tego zwężenia poprzez ocenę roli wyboru wysiewu komórek, unaczynienia i konstrukcji rusztowania. Wybór wysiewu komórek i projektowanie rusztowań mających na celu przywrócenie natywnej struktury/funkcji tchawicy koncentrowało się głównie na komórkach nabłonka oddechowego i chondrocytach wysiewanych na różnych resorbowalnych, nieresorbowalnych i bezkomórkowych rusztowaniach. Ponieważ unaczynienie prawdopodobnie odgrywa główną rolę w rozwoju zwężenia, inne grupy skupiły się na optymalizacji modeli in vitro lub heterotopowych w celu przyspieszenia rewaskularyzacji lub neoangiogenezy4. Niemniej jednak osiągnięcie udanego unaczynienia przy jednoczesnym utrzymaniu kompetentnego mechanicznie i funkcjonalnego TETG pozostaje wyzwaniem. Pomimo najnowszych postępów, minimalizacja zwężenia pozostaje krytyczną przeszkodą w translacji klinicznej.
Aby zbadać tę histopatologiczną odpowiedź na implantację TETG in vivo, opracowaliśmy owczy model wymiany tchawicy metodą inżynierii tkankowej. Przeszczep składał się z mieszanego rusztowania elektroprzędzonego z politereftalanu etylenu (PET) i poliuretanu (PU) obsianego komórkami jednojądrzastymi pochodzącymi ze szpiku kostnego (BM-MNC). W tej małej kohorcie wykazaliśmy, że wysiewane autologiczne BM-MNC przyspieszają reepitelializację i opóźniają zwężenie5. Chociaż wysiewanie autologicznymi BM-MNC poprawiło przeżywalność, mechanizm komórkowy, za pomocą którego BM-MNC modulują tworzenie funkcjonalnej tkanki nowotworowej, pozostaje niejasny.
Badanie na poziomie komórkowym wymagało opracowania mysiego modelu wymiany tchawicy za pomocą inżynierii tkankowej. Podobnie jak w badaniu owiec, wykorzystaliśmy rusztowanie elektroprzędzone PET:PU wysiane BM-MNC. Zgodnie z modelem owczym, zwężenie TETG rozwinęło się w ciągu pierwszych dwóch tygodni po implantacji1,2,3,5. Sugerowało to, że mysi model podsumowuje zaobserwowaną wcześniej patologię, umożliwiając nam dalsze badanie mechanizmów komórkowych leżących u podstaw zwężenia dróg oddechowych.
W tym raporcie szczegółowo opisujemy nasz protokół wymiany tchawicy metodą inżynierii tkankowej w modelu mysim, w tym produkcję rusztowań, izolację BM-MNC, wysiewanie przeszczepów i implantację (Rysunek 1, Rysunek 2).