Implantacja trójwymiarowego rusztowania macierzy kolagenowej jako strategia regeneracji wątroby
29 czerwca 2021
Choroby wątroby są wywoływane przez wiele przyczyn, które sprzyjają zwłóknieniu lub marskości wątroby. Przeszczep to jedyna opcja na odzyskanie zdrowia. Biorąc jednak pod uwagę niedobór narządów nadających się do przeszczepu, należy zbadać alternatywne rozwiązania. Nasze badania proponują wszczepienie rusztowań kolagenowych w tkance wątroby z modelu zwierzęcego.
Metoda ta polega na umieszczeniu implantu macierzy kolagenowej jako rusztowania w wątrobie w celu wspomagania regeneracji wątroby. Ta metoda implantacji otworzyła drzwi strategowi badającemu przywrócenie kształtu i balonu wyciętych tkanek, skracając w ten sposób znieczulenie, czas trwania operacji i czas rekonwalescencji. Metoda ta może być stosowana do wspomagania regeneracji z wykorzystaniem modeli zwłóknienia wątroby, a także innych gatunków ssaków.
Metoda ta opiera się na inżynierii tkankowej i medycynie regeneracyjnej w celu wspomagania odbudowy uszkodzonej tkanki. Rozpocznij od odkażenia stołu roboczego obszaru operacyjnego, mikroskopu mikrochirurgicznego i siedziska 2% roztworem chlorheksydyny, a następnie nawodnij rusztowanie macierzy kolagenowej uzyskane z kłykcia bydlęcego w sterylnym roztworze soli fizjologicznej przez 20 minut. Następnie, za pomocą mydła chirurgicznego i obosiecznego ostrza, ogol skórę brzucha znieczulonego sześcio- do ośmiotygodniowego samca szczura rasy Wistar, a następnie trzykrotnie zdezynfekuj skórę za pomocą 10% roztworu jodu powidonu.
Umieść zwierzę na ciepłym talerzu w pozycji grzbietowej odleżyny z nadmiernie wyprostowaną szyją, aby utrzymać przepuszczalne drogi oddechowe. Oceń głębokość znieczulenia poprzez wzorzec oddechowy i utratę odruchu wycofania w kończynach. Następnie umieść jednorazową serwetę chirurgiczną wokół ogolonej skóry i używając wyrostka mieczykowatego jako punktu odniesienia, wykonaj 2,5-centymetrowe nacięcie na linii alpis za pomocą kleszczy preparacyjnych, uważając, aby ominąć naczynie krwionośne ściany brzucha, aby zapobiec krwawieniu.
Po umieszczeniu retraktora brzusznego obserwuj jamę brzuszną. Za pomocą kleszczy preparacyjnych wyciągnij lewy płat wątroby i umieść go na metalowej płytce. Używając sterylnego trójkątnego metalowego szablonu jeden po drugim, wykonaj hepatektomię.
Aby zapobiec krwawieniu z wątroby, utrzymuj chirurgiczny ucisk za pomocą wacika na krawędzi wątroby przez pięć minut. Następnie, za pomocą niewchłanialnych szwów polipropylenowych 7-O, wszczepić uwodnione rusztowanie macierzy kolagenowej w miejscu hepatektomii z czterema szwami między tkanką wątroby a rusztowaniem, aby zapobiec przemieszczeniu biomateriału. Wróć wątrobę do jamy brzusznej i zszyj ścianę brzucha i skórę nylonowym szwem 3-O.
Oczyść nacięcie chirurgiczne dwukrotnie gąbką chirurgiczną nasączoną jodem i monitoruj parametry życiowe zwierzęcia. Następnie ułóż zwierzę w bocznej pozycji odleżynowej. Po podaniu środka przeciwbólowego umieść zwierzę w indywidualnym pudełku z poliwęglanu z legowiskiem dla zwierząt laboratoryjnych w miejscu wolnym od hałasu z kontrolą temperatury.
Obserwuj rekonwalescencję po znieczuleniu i monitoruj spożycie wody i jedzenia przez dwie godziny. Nie stwierdzono różnicy w funkcjonowaniu wątroby między grupą SHAM a grupami eksperymentalnymi z rusztowaniem macierzy kolagenowej i bez niego po trzech, 14 i 21 dniach, co wskazuje, że rusztowanie macierzy kolagenowej nie zakłóca funkcji wątroby. Analiza histologiczna w trzecim dniu pokazuje, że obecność rusztowania macierzy kolagenowej w wątrobie nie sprzyjała reakcji na ciało obce i obserwuje się wyraźną obecność luźnej tkanki łącznej.
W dniach 14 i 21 luźna tkanka łączna jest bardziej obfita w beleczki rusztowania macierzy kolagenowej otoczone hepatocytami, co sugeruje, że hepatocyty migrowały do rusztowania macierzy kolagenowej. Można zobaczyć obszary hepatocytów nawadniane przez naczynie, a hepatocyty przylegające do beleczków rusztowania macierzy kolagenowej są czasami otoczone luźną tkanką łączną. Podczas wykonywania hepatektomii należy stosować technikę aseptyczną, aby uniknąć infekcji, a następnie stosować ucisk, aby zapobiec krwawieniu z wątroby.
Używaj również szwów 7-O do implantacji rusztowania macierzy kolagenowej, aby uniknąć rozerwania. Po wszczepieniu rusztowania macierzy kolagenowej w zwłókniały model zwierzęcy można ocenić zalety implantacji sinogennej dla regeneracji wątroby. Zastosowanie rusztowania macierzy kolagenowej w celu zastąpienia ekstubowanej masy wątroby nie było do tej pory oceniane.
Te genogenne materiały torują drogę jako kolejna opcja terapeutyczna w dziedzinie przewlekłych chorób wątroby.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje implantację rusztowań kolagenowych w tkance wątroby w celu promowania regeneracji w modelu zwierzęcym z włóknieniem. Metoda ta ma na celu przywrócenie kształtu i funkcji wątroby przy jednoczesnym zminimalizowaniu powikłań chirurgicznych.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Inżynieria tkankowa
- Medycyna regeneracyjna
- Zdrowie wątroby
Wstęp
- Choroby wątroby mogą prowadzić do włóknienia lub marskości.
- Transplantacja jest ograniczona dostępnością organów.
- Alternatywy, takie jak rusztowania kolagenowe, mogą wspomagać regenerację wątroby.
- Zrozumienie procesu implantacji jest kluczowe dla skutecznego leczenia.
Cel badania
- Ocena skuteczności rusztowań kolagenowych w regeneracji wątroby.
- Ocena wpływu na funkcję wątroby po implantacji.
- Zbadanie nowej opcji terapeutycznej w leczeniu przewlekłych chorób wątroby.
Zastosowane metody
- Implantacja rusztowania z matrycy kolagenowej w modelu szczura.
- Procedury chirurgiczne, w tym hepatektomia i techniki szycia.
- Monitorowanie funkcji życiowych i rekonwalescencja po operacji.
- Analiza histologiczna w celu oceny odpowiedzi tkankowej i regeneracji.
Główne wyniki
- Brak istotnych różnic w funkcji wątroby między grupą badawczą a kontrolną.
- Analiza histologiczna nie wykazała reakcji ciała obcego na rusztowanie.
- Zaobserwowano zwiększoną obecność luźnej tkanki łącznej oraz migrację hepatocytów.
- Kolagenowe rusztowania wykazały potencjał w zakresie regeneracji wątroby.
Wnioski
- Rusztowania kolagenowe stanowią obiecującą alternatywę w regeneracji wątroby.
- Metoda ta nie zaburza funkcji wątroby.
- Dalsza ocena tej techniki może doprowadzić do opracowania nowych metod leczenia chorób wątroby.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Metoda ta wypełnia istotną lukę w przedklinicznych badaniach nad regeneracją wątroby poprzez ocenę rusztowań z macierzy kolagenowej jako objętościowych zamienników po częściowej hepatektomii. Dostarcza ona powtarzalnego modelu do badania naprawy tkanek sterowanej przez macierz pozakomórkową bez wywoływania zakłócających efektów w funkcji wątroby, co wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka we wczesnych etapach opracowywania terapii. Podejście to umożliwia ocenę biokompatybilności rusztowania, integracji komórkowej oraz unaczynienia w systemie istotnym z punktu widzenia choroby, oferując wartość prognostyczną dla późniejszych decyzji przedklinicznych i translacyjnych w ramach programów badawczych nad przewlekłymi chorobami wątroby.
Zastosowania strategiczne w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie wpływu macierzy zewnątrzkomórkowej na regenerację wątroby niezależnie od czynników zakłócających funkcję narządu.
- Wartość operacyjna: Zapewnia standaryzowany model chirurgiczny do oceny interakcji między rusztowaniem a tkanką gospodarza in vivo.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Generuje ilościowe odczyty histologiczne, takie jak migracja hepatocytów i wrastanie naczyń krwionośnych, w celu standaryzacji testu.
- Wartość operacyjna: Wspiera opracowanie powtarzalnych protokołów obrazowania i barwienia do oceny macierzy zewnątrzkomórkowej.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Modeluje istotne dla człowieka oddziaływania macierzy zewnątrzkomórkowej w kontekście przewlekłych chorób wątroby.
- Wartość operacyjna: Umożliwia podłużną ocenę degradacji rusztowania oraz przebudowy tkanki w kluczowych punktach czasowych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych, umożliwiając wczesną ocenę biomateriałów do regeneracji tkanki wątroby, co dostarcza danych dla etapów identyfikacji związków wiodących i walidacji przedklinicznej poprzez mierzalne punkty końcowe histologiczne i funkcjonalne.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących szlaków regeneracji sterowanych przez macierz zewnątrzkomórkową bez zaburzania funkcji wątroby.
- Screening: Dostarcza zestandaryzowanych próbek tkankowych do porównawczego screeningu biomateriałów w testach migracji hepatocytów i waskularyzacji.
- Analityka: Zapewnia odczyty histologiczne i funkcjonalne w celu porównania wydajności rusztowań w różnych warunkach eksperymentalnych.
- Badania translacyjne: Łączy wydajność biomateriału z ciągłością przedkliniczną poprzez obserwowalne wzorce integracji tkankowej i waskularyzacji.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Ustanawia wielokrotnego użytku model chirurgiczny do oceny różnorodnych rusztowań z macierzy zewnątrzkomórkowej w badaniach nad regeneracją wątroby.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad regeneracją wątroby poprzez oddzielenie efektów rusztowania od funkcjonalnych zmiennych wątrobowych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność dzięki standaryzowanym procedurom chirurgicznej implantacji i monitorowania pooperacyjnego.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go poprzez dostarczanie wczesnych danych prognostycznych dotyczących biokompatybilności rusztowania i integracji tkankowej.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację biomateriałów z uwzględnieniem ryzyka na podstawie wyników histologicznych i funkcjonalnych w modelu istotnym dla danej jednostki chorobowej.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie mikrochirurgii gryzoni oraz opieki pooperacyjnej.
- Zależy od dostępu do sterylnych pomieszczeń do hodowli tkankowych w celu przygotowania rusztowania.
- Wymaga ustandaryzowanych protokołów barwienia histologicznego dla zapewnienia spójności analizy.
- Wiąże się z koordynacją międzyzespołową obejmującą zespoły chirurgiczne, patomorfologiczne oraz opiekunów zwierząt.
- Ograniczone do punktów końcowych regeneracji ostrej; modele włóknienia przewlekłego wymagają dodatkowej walidacji.
