Хирургическая модель одноступенчатых тканеинженерных уротелиальных трубок у минипигов
5 июля 2024 г.
Тканеинженерные имплантаты для реконструктивной хирургии редко выходят за рамки доклинических испытаний из-за трудоемкого культивирования ex vivo , которое включает в себя сложные и дорогостоящие компоненты каркаса. Здесь мы представляем одноэтапную процедуру, предназначенную для отведения мочи с помощью доступного трубчатого каркаса на основе коллагена, содержащего аутологичные микротрансплантаты.
Для начала заведите взрослого геттингенского мини-пига за 12 часов до операции. После выполнения стандартной нижней срединной лапаротомии у свиньи, находящейся под наркозом, подтяните межбрюшинный мочевой пузырь к ране. Теперь проведите профилактический гемостаз на передней стенке мочевого пузыря, а также надрежьте мышцу детрузора при диатермии.
Затем разрежьте ножницами внутренний слой слизистой оболочки, чтобы иссечь сегмент мочевого пузыря со всей стенкой. Закройте стенку мочевого пузыря быстро рассасывающимся плетеным беговым швом, оставив при этом проксимальное отверстие в один квадратный сантиметр. Тщательно рассеките слой слизистой оболочки резецированного образца в стерильных условиях и измельчите образец слизистой оболочки в микрографты размером в один квадратный миллиметр для заделки каркаса.
С помощью щипцов поместите частицы слизистой оболочки на подогнанную биоразлагаемую сетку с соотношением расширения один к шести. Поместите сетку с микрографтами вверх внутрь прямоугольной стальной формы, заполненной раствором коллагена. После застывания наденьте гидрогель на нейлоновую сетку, лежащую на перфорированной стальной пластине, и аккуратно снимите форму.
Изгоните воду из гидрогеля, поместив поверх геля капроновую сетку, а затем стальную пластину, а затем пассивно сожмите 120-граммовым грузом, помещенным поверх стальной пластины, на пять минут. После сжатия аккуратно снимите груз и капроновую сетку. Теперь трансплантат готов к хирургическому вмешательству.
Сверните сплющенный каркас вокруг биоразлагаемого стента так, чтобы микротрансплантаты были обращены к стенту, и зашите каркас на месте в продольном направлении с помощью медленно рассасывающегося монофиламентного бегущего шва. Зафиксируйте антеградную пробку для клизмы толстой кишки внутри просвета стента, пришить стент к колпачку двумя или тремя прерывистыми нерассасывающимися швами. После завершения каркаса анастомозируйте трубчатую конструкцию к оставшемуся отверстию на передней стенке мочевого пузыря с помощью медленно рассасывающегося монофиламентного бегущего шва.
Затяните анастомоз кисетным швом и перевяжите дистальный конец кондуита. Соберите брюшинный лоскут из лобковой связки и залатайте трубчатый каркас в продольном направлении бегущим, медленно рассасывающимся монофиламентным швом. Введите физиологический раствор через уретральный катетер, чтобы подтвердить проходимость анастомоза.
Тупо рассеките трансфасциальный канал латерально к средней линии рядом с каудальной молочной железой с правой стороны. Поместите кабелепровод в подкожный карман и отметьте его нерассасывающимися швами на уровне кожи. После закрытия передней мышечной фасции мышцы живота закройте кожу нерезорбируемым монофиламентным беговым швом.
По истечении шести недель наблюдения осмотрите просвет кондуита с помощью эндоскопии на предмет непрерывности и эпителиальной выстилки. Проведите компьютерную томографию с контрастным усилением для обеспечения проходимости кондуита. После шести недель наблюдения микроскопическая оценка ткани каркаса не выявила никаких признаков отторжения хозяина или инфекции, а трубчатый каркас оставался открытым и беспрепятственным.
Гистологические исследования показали стратифицированный люминальный эпителий уротелиального происхождения, покрывающий весь каркас, с остатками армирующих биоматериалов, которые все еще видны через шесть недель.
Обзор
В данном исследовании представлена новая одноэтапная процедура отведения мочи с использованием трубчатого скаффолда на основе коллагена с внедренными аутологичными микротрансплантатами. Метод направлен на упрощение процесса тканевой инженерии, который часто сталкивается с трудностями в ходе доклинических испытаний из-за сложных требований к структуре скаффолда.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Тканевая инженерия
- Реконструктивная хирургия
- Урология
Теоретические сведения
- Имплантаты, созданные методами тканевой инженерии, часто не проходят стадию доклинических испытаний.
- Современные методы предполагают использование сложных и дорогостоящих компонентов скаффолда.
- Существует потребность в более доступных и эффективных хирургических процедурах.
- Скаффолды на основе коллагена могут стать биосовместимым решением для проведения уретрального отведения.
Цель исследования
- Разработать упрощенную хирургическую методику перенаправления мочи.
- Использовать коллагеновый каркас, включающий аутологичные микротрансплантаты.
- Оценить осуществимость и эффективность нового метода.
Используемые методы
- Подготовка коллагенового скаффолда с измельченными слизистыми микротрансплантатами.
- Стандартные хирургические методы иссечения сегмента мочевого пузыря и имплантации скаффолда.
- Послеоперационная оценка с помощью эндоскопии и КТ-визуализации.
- Гистологический анализ ткани скаффолда через шесть недель.
Основные результаты
- Трубчатый каркас оставался проходимым и незаблокированным по прошествии шести недель.
- Признаков отторжения реципиентом или инфекции не наблюдалось.
- Гистологическая оценка выявила многослойный эпителий просвета уротелиального происхождения.
- Остатки укрепляющих биоматериалов все еще были видны спустя шесть недель.
Выводы
- Одноэтапная процедура является жизнеспособной альтернативой для отведения мочи.
- Коллагеновые каркасы с аутологичными микротрансплантатами могут улучшить хирургические результаты.
- Данный метод может способствовать внедрению тканеинженерных имплантатов в клиническую практику.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для отрасли
Биофармацевтические исследования и разработки сталкиваются с постоянными трудностями при создании надежных и масштабируемых тканеинженерных решений для реконструктивной урологии, где критически важными факторами являются доступность трансплантата и совместимость с реципиентом. Данная одноэтапная модель коллагенового скаффолда на мини-пигах представляет собой воспроизводимую платформу для оценки интеграции аутологичной ткани и краткосрочной эффективности in vivo. Такой подход повышает прогностическую уверенность во взаимодействиях между скаффолдом и организмом хозяина, а также позволяет оценить трансляционные риски для будущих клинических применений.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишеней
- Позволяет проводить механистический анализ интеграции скаффолда и регенерации тканей на контролируемой модели крупных животных.
- Способствует снижению биологических рисков за счет использования аутологичной ткани для минимизации иммуногенности и риска отторжения.
- Обеспечивает функциональную валидацию целевых показателей для стратегий тканевой инженерии уротелия.
Скрининг и разработка анализа
- Предлагает стандартизированный рабочий процесс подготовки и имплантации тканеинженерных конструкций с количественным анализом после имплантации.
- Обеспечивает воспроизводимую оценку проходимости скаффолда, эпителизации и реакции реципиента с использованием методов визуализации и гистологии.
- Позволяет проводить последующий скрининг модификаций биоматериалов или источников клеток в валидированном доклиническом контексте.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует потребностям реконструктивной хирургии при заболеваниях путем моделирования уретрального отклонения в физиологически релевантной системе.
- Обеспечивает преемственность от разработки каркаса до валидации in vivo, что позволяет принимать обоснованные решения о дальнейшем продвижении с учетом рисков.
- Предоставляет трансляционные данные о долговечности каркаса, интеграции в ткани реципиента и риске инфекции в течение определенного периода наблюдения.
Интеграция конвейера и рабочих процессов
Эта модель связывает этап ранних открытий с доклинической валидацией, позволяя проводить тестирование тканеинженерных каркасов на системе крупных животных на основе поставленных гипотез.
- Фундаментальная биология: Обеспечивает проверку гипотез об интеграции каркаса с реципиентом и механизмах регенерации тканей.
- Скрининг: Предоставляет количественные показатели, такие как проходимость проводника и степень эпителиального покрытия, для сравнительного анализа.
- Аналитика: Использует эндоскопию, КТ-визуализацию и гистологию для получения воспроизводимых данных, необходимых для принятия решений.
- Трансляционные исследования: Служит платформой для оценки клинической осуществимости и эффективности биоматериалов в соответствующем анатомическом контексте.
- Корпоративное повторное использование: Создает многократно используемый рабочий процесс для итеративной оптимизации каркасов и сравнительного анализа между программами.
Операционное и корпоративное влияние
- Научная ценность: повышает уверенность в прогнозировании эффективности тканеинженерных конструкций и их совместимости с организмом реципиента.
- Операционная ценность: стандартизирует подготовку и имплантацию скаффолдов для проведения воспроизводимых и масштабируемых исследований.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать обоснованные решения о целесообразности дальнейшего развития технологий скаффолдов для их внедрения в клиническую практику.
- Влияние на портфель: обеспечивает приоритезацию программ тканевой инженерии с учетом рисков на основе данных об эффективности in vivo.
Особенности реализации
- Требуется хирургический опыт работы с моделями крупных животных и манипуляций с тканями.
- Необходим доступ к средствам визуализации и инфраструктуре для гистологического анализа.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов изготовления скаффолдов и их имплантации.
- Адаптация метода для других анатомических зон или видов животных может потребовать модификации протокола.
- Краткосрочное наблюдение ограничивает возможность оценки долгосрочной долговечности и функционирования скаффолда.
