Modelo cirúrgico para tubos uroteliais de engenharia de tecido de estágio único em minipigs
5 de julho de 2024
Os implantes de engenharia de tecidos para cirurgia reconstrutiva raramente progridem além dos ensaios pré-clínicos devido à laboriosa cultura ex vivo , que inclui componentes de andaimes complexos e caros. Aqui, apresentamos um procedimento de estágio único projetado para desvio urinário com um andaime tubular acessível à base de colágeno contendo microenxertos autólogos.
Para começar, jejue um mini porco de Göttingen adulto 12 horas antes da cirurgia. Depois de realizar uma laparotomia padrão da linha média inferior em um porco anestesiado, puxe a bexiga urinária interperitoneal para a ferida. Agora, faça hemostasia profilática na parede anterior da bexiga e incise o músculo detrusor com diatermia.
Em seguida, corte a camada mucosa interna com uma tesoura para extirpar um segmento de bexiga de parede completa. Feche a parede da bexiga com uma sutura contínua trançada reabsorvível rápida, deixando uma abertura proximal de um centímetro quadrado. Disseque cuidadosamente a camada mucosa da amostra ressecada em condições estéreis e pique a amostra mucosa em microenxertos de um milímetro quadrado para incorporação de andaimes.
Usando uma pinça, coloque as partículas mucosas em uma malha biodegradável ajustada com uma taxa de expansão de um a seis. Coloque a tela com os microenxertos voltados para cima dentro de um molde retangular de aço preenchido com solução de colágeno. Após a solidificação, deslize o hidrogel sobre uma malha de náilon apoiada em uma placa de aço perfurada e remova suavemente o molde.
Expulse a água do hidrogel colocando uma malha de náilon e, em seguida, uma placa de aço em cima do gel e, em seguida, comprima passivamente com um peso de 120 gramas colocado em cima da placa de aço por cinco minutos. Após a compressão, remova suavemente o peso e a malha de náilon. Agora, o enxerto está pronto para o manuseio cirúrgico.
Enrole o andaime achatado em torno de um stent biodegradável com os microenxertos voltados para o stent e suture o andaime no lugar longitudinalmente com uma sutura lenta de monofilamento reabsorvível. Fixe uma rolha de enema colônico anterógrado dentro do lúmen do stent suturando o stent à tampa com duas ou três suturas não reabsorvíveis interrompidas. Depois de completar o andaime, anastomose a construção tubular à abertura restante na parede anterior da bexiga com uma sutura contínua de monofilamento reabsorvível lenta.
Aperte a anastomose com uma sutura de cordão em bolsa e ligue a extremidade distal do conduto. Colha um retalho peritoneal do ligamento pubovesical e remende o andaime tubular longitudinalmente com uma sutura de monofilamento reabsorvível lenta e contínua. Injete solução salina através do cateter uretral para confirmar a patência da anastomose.
Dissecar sem rodeios um canal transfascial lateralmente à linha média ao lado da glândula mamária caudal no lado direito. Coloque o conduíte em uma bolsa subcutânea e marque o conduíte com suturas não reabsorvíveis no nível da pele. Após fechar a fáscia muscular anterior do músculo abdominal, feche a pele com uma sutura contínua de monofilamento não reabsorvível.
Ao final de seis semanas de observação, inspecione o lúmen do conduto por endoscopia quanto à continuidade e revestimento epitelial. Realize tomografia computadorizada com contraste aprimorado para garantir a permeabilidade do conduto. Após seis semanas de observação, a avaliação do tecido do andaime microscópico não revelou sinais de rejeição ou infecção do hospedeiro, e o andaime tubular permaneceu pérvio e desobstruído.
As avaliações histológicas mostraram um epitélio luminal estratificado de origem urotelial cobrindo todo o andaime com remanescentes dos biomateriais de reforço ainda visíveis após seis semanas.
Visão Geral
Este estudo apresenta um novo procedimento de estágio único para desvio urinário utilizando um suporte tubular baseado em colágeno incorporado com microenxertos autólogos. O método tem como objetivo simplificar o processo de engenharia de tecidos, que frequentemente enfrenta desafios em ensaios pré-clínicos devido aos complexos requisitos dos suportes.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Engenharia de tecidos
- Cirurgia reconstrutiva
- Urologia
Antecedentes
- Implantes bioengenheirados frequentemente falham em avançar além dos ensaios pré-clínicos.
- Os métodos atuais envolvem componentes de scaffolds complexos e onerosos.
- Existe a necessidade de procedimentos cirúrgicos mais acessíveis e eficientes.
- Scaffolds baseados em colágeno podem fornecer uma solução biocompatível para derivação urinária.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um procedimento cirúrgico simplificado para desvio urinário.
- Utilizar uma matriz baseada em colágeno que incorpora microenxertos autólogos.
- Avaliar a viabilidade e eficácia do novo método.
Métodos Utilizados
- Preparação de um suporte baseado em colágeno com microenxertos mucosos picados.
- Técnicas cirúrgicas padrão para ressecção de segmento vesical e implante do suporte.
- Avaliação pós-operatória por meio de endoscopia e imagem por tomografia computadorizada.
- Análise histológica do tecido do suporte após seis semanas.
Resultados Principais
- O suporte tubular permaneceu pérvio e desobstruído após seis semanas.
- Não foram observados sinais de rejeição pelo hospedeiro ou infecção.
- Avaliações histológicas revelaram um epitélio luminal estratificado de origem urotelial.
- Restos dos biomateriais de reforço ainda eram visíveis após seis semanas.
Conclusões
- O procedimento de único estágio é uma alternativa viável para desvio urinário.
- Matrizes baseadas em colágeno com microenxertos autólogos podem melhorar os resultados cirúrgicos.
- Este método pode facilitar a transição de implantes bioengenheirados para a prática clínica.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
A pesquisa e desenvolvimento em biofármacos enfrenta desafios persistentes no desenvolvimento de soluções confiáveis e escalonáveis de engenharia tecidual para urologia reconstrutiva, onde a disponibilidade de enxertos e a compatibilidade com o hospedeiro são fundamentais. Este modelo de matriz baseada em colágeno em miniporcos fornece uma plataforma reprodutível para avaliar a integração tecidual autóloga e o desempenho in vivo em curto prazo. A abordagem reforça a confiança preditiva nas interações entre a matriz e o hospedeiro e orienta a avaliação de riscos translacionais para futuras aplicações clínicas.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação mecanicista da integração do suporte e da regeneração tecidual em um modelo animal grande controlado.
- Apoia a desmistificação biológica ao utilizar tecido autólogo para minimizar a imunogenicidade e o risco de rejeição.
- Facilita a validação funcional de alvos para estratégias de engenharia de tecidos uroteliais.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Oferece um fluxo de trabalho padronizado para preparar e implantar constructos bioengenheirados com leituras quantitativas pós-implantação.
- Permite avaliação reprodutível da patecia do suporte, epitelialização e resposta do hospedeiro utilizando imagens e histologia.
- Apóia a triagem posterior de modificações em biomateriais ou fontes celulares em um contexto pré-clínico validado.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha-se às necessidades reconstrutivas relevantes para a doença ao modelar a derivação urinária em um sistema fisiologicamente relevante.
- Permite continuidade desde o design do suporte até a validação in vivo, apoiando decisões de avanço ajustadas ao risco.
- Oferece insights translacionais sobre a durabilidade do suporte, integração com o hospedeiro e risco de infecção ao longo de um período definido de observação.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este modelo conecta a descoberta inicial e a validação pré-clínica ao permitir testes orientados por hipóteses de scaffolds engenheirizados em tecidos em um sistema de grande animal.
- Biologia da Descoberta: Apoia a verificação de hipóteses sobre a integração do suporte com o hospedeiro e os mecanismos de regeneração tecidual.
- Triagem: Fornece resultados quantitativos, como patência do conduto e cobertura epitelial, para análise comparativa.
- Análises: Utiliza endoscopia, imagem por tomografia computadorizada e histologia para gerar dados reprodutíveis e aptos a orientar decisões.
- Pesquisa Translacional: Oferece uma plataforma para avaliar a viabilidade clínica e o desempenho de biomateriais em um contexto anatômico relevante.
- Reutilização Empresarial: Estabelece um fluxo de trabalho reutilizável para otimização iterativa do suporte e comparação entre programas.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva no desempenho de construtos bioengenheirados e na compatibilidade com o hospedeiro.
- Valor Operacional: Padroniza a preparação do andarilho e a implantação para estudos reprodutíveis e escalonáveis.
- Valor Estratégico: Orienta decisões de avançar ou não no desenvolvimento de tecnologias de andarilhos rumo à translação clínica.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de programas de engenharia de tecidos com base em dados de desempenho in vivo.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência cirúrgica em modelos de grandes animais e no manuseio de tecidos.
- Exige acesso a modalidades de imagem e infraestrutura para análise histológica.
- Necessita padronização entre equipes dos protocolos de fabricação e implantação de scaffolds.
- A adaptação para outros sítios anatômicos ou espécies pode exigir modificações nos protocolos.
- A observação de curto prazo limita a avaliação da durabilidade e função do scaffold a longo prazo.
