Minipiglerde Tek Aşamalı Doku Mühendisliği Ürotelyal Tüpler için Cerrahi Model
5 Temmuz 2024
Rekonstrüktif cerrahi için doku mühendisliği implantları, karmaşık ve pahalı iskele bileşenleri içeren zahmetli ex vivo kültürleme nedeniyle nadiren klinik öncesi çalışmaların ötesine geçer. Burada, otolog mikrogreftler içeren erişilebilir kollajen bazlı tübüler iskele ile üriner diversiyon için tasarlanmış tek aşamalı bir prosedür sunuyoruz.
Başlamak için, ameliyattan 12 saat önce yetişkin bir Göttingen mini domuzunu oruç tutun. Anestezi uygulanmış bir domuz üzerinde standart bir alt orta hat laparotomi yaptıktan sonra, interperitoneal idrar kesesini yaraya çekin. Şimdi, ön mesane duvarında profilaktik hemostaz yapın ve detrusor kasını diatermi ile kesin.
Ardından, tam bir duvar mesane segmentini çıkarmak için iç mukozal tabakayı makasla kesin. Mesane duvarını, bir santimetre karelik proksimal açıklık bırakırken hızlı emilebilir örgülü bir koşu ipliği ile kapatın. Rezeke edilen numunenin mukozal tabakasını steril koşullar altında dikkatlice inceleyin ve mukozal numuneyi iskele gömmek için bir milimetre kare mikro greftlere kıyın.
Forseps kullanarak, mukozal parçacıkları bir ila altı genleşme oranına sahip, biyolojik olarak parçalanabilen bir ağ üzerine yerleştirin. Ağı, mikro greftler yukarı bakacak şekilde kollajen solüsyonu ile doldurulmuş dikdörtgen bir çelik kalıbın içine yerleştirin. Katılaşmadan sonra, hidrojeli delikli bir çelik plaka üzerinde duran naylon bir ağ üzerine kaydırın ve kalıbı yavaşça çıkarın.
Bir naylon ağ ve ardından jelin üzerine çelik bir plaka yerleştirerek hidrojelden suyu dışarı atın ve ardından çelik plakanın üzerine yerleştirilen 120 gramlık bir ağırlıkla beş dakika boyunca pasif olarak sıkıştırın. Sıkıştırmadan sonra, ağırlığı ve naylon ağı yavaşça çıkarın. Artık greft cerrahi işlem için hazırdır.
Düzleştirilmiş iskeleyi, mikro greftler stente bakacak şekilde biyolojik olarak parçalanabilen bir stent etrafında yuvarlayın ve iskeleyi yavaş emilebilir bir monofilament koşu ipliği ile uzunlamasına yerine dikin. Stenti iki veya üç kesintili emilemeyen sütürle kapağa dikerek stentin lümeni içine bir antegrad kolon lavman durdurucusu sabitleyin. İskeleyi tamamladıktan sonra, boru şeklindeki yapıyı yavaş emilebilir bir monofilament koşu sütürü ile ön mesane duvarında kalan açıklığa anastomoz edin.
Anastomozu bir çanta ipi sütürü ile sıkın ve kanalın distal ucunu bağlayın. Pubovezikal ligamentten bir peritoneal flep alın ve boru şeklindeki iskeleyi çalışan, yavaş emilebilir bir monofilament sütür ile uzunlamasına yamalayın. Anastomoz açıklığını doğrulamak için üretral kateter yoluyla salin enjekte edin.
Sağ taraftaki kaudal meme bezinin yanındaki orta hatta lateral olarak bir trans fasyal kanalı künt bir şekilde inceleyin. Kanalı deri altı bir cebe yerleştirin ve kanalı emilemeyen cilt seviyesi dikişleriyle işaretleyin. Karın kasının ön kas fasyasını kapattıktan sonra, cildi emilmeyen monofilament koşu ipliği ile kapatın.
Altı haftalık gözlemin sonunda, kanal lümenini süreklilik ve epitel astarı açısından endoskopi ile inceleyin. Kanal açıklığını sağlamak için kontrastlı bilgisayarlı tomografi yapın. Altı haftalık gözlemden sonra, mikroskobik iskele dokusu değerlendirmesi, konak reddi veya enfeksiyon belirtisi göstermedi ve boru şeklindeki iskele patentli ve engelsiz kaldı.
Histolojik değerlendirmeler, tüm iskeleyi kaplayan ürotelyal kökenli tabakalı bir luminal epitel gösterdi ve takviye edici biyomalzemelerin kalıntıları altı hafta sonra hala görülebiliyor.
Genel Bakış
Bu çalışma, otolog mikrogreftler yerleştirilmiş kolajen bazlı tübüler bir iskelesinin kullanıldığı, üriner divertikülasyon için yeni bir tek aşamalı prosedür sunmaktadır. Bu yöntem, karmaşık iskele gereksinimleri nedeniyle preklinik çalışmalarda sıklıkla zorluklarla karşılaşılan doku mühendisliği sürecini basitleştirmeyi amaçlamaktadır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Doku mühendisliği
- Rekonstrüktif cerrahi
- Üroloji
Arka Plan
- Doku mühendisliği implantları genellikle klinik öncesi deneylerin ötesine geçemez.
- Mevcut yöntemler, karmaşık ve maliyetli iskele bileşenleri içermektedir.
- Daha erişilebilir ve verimli cerrahi prosedürlere ihtiyaç duyulmaktadır.
- Kolajen bazlı iskeleler, üriner diversiyon için biyouyumlu bir çözüm sağlayabilir.
Çalışmanın Amacı
- Üriner diversiyon için basitleştirilmiş bir cerrahi prosedür geliştirmek.
- Otolog mikrogreftler içeren kolajen bazlı bir iskele kullanmak.
- Yeni yöntemin uygulanabilirliğini ve etkinliğini değerlendirmek.
Kullanılan Yöntemler
- Kıyılmış mukozal mikigreftler içeren kolajen bazlı bir iskelenin hazırlanması.
- Mesane segment eksizyonu ve iskele implantasyonu için standart cerrahi teknikler.
- Endoskopi ve BT görüntüleme ile postoperatif değerlendirme.
- Altı hafta sonra iskele dokusunun histolojik analizi.
Ana Sonuçlar
- Tübüler iskele altı hafta sonra açık ve tıkanmamış olarak kaldı.
- Konak reddi veya enfeksiyon belirtisi gözlemlenmedi.
- Histolojik değerlendirmeler, ürotelyal kökenli tabakalı bir lüminal epitel gösterdi.
- Güçlendirici biyomalzemelerin kalıntıları altı hafta sonra hala görünür durumdaydı.
Sonuçlar
- Tek aşamalı prosedür, üriner diversiyon için uygulanabilir bir alternatiftir.
- Otolog mikrogreftler içeren kolajen bazlı iskeletler cerrahi sonuçları iyileştirebilir.
- Bu yöntem, doku mühendisliği ile üretilen implantların klinik uygulamaya geçişini kolaylaştırabilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama Uygunluğu
Biyofarma Ar-Ge çalışmaları, greft mevcudiyetinin ve konakçı uyumluluğunun kritik olduğu rekonstrüktif üroloji için güvenilir ve ölçeklenebilir doku mühendisliği çözümleri geliştirme konusunda süregelen zorluklarla karşı karşıyadır. Minipiglerde uygulanan bu tek aşamalı kolajen tabanlı iskale modeli, otolog doku entegrasyonunu ve kısa süreli in vivo performansı değerlendirmek için tekrarlanabilir bir platform sunmaktadır. Bu yaklaşım, iskale-konakçı etkileşimlerindeki öngörü güvenini desteklemekte ve gelecekteki klinik uygulamalar için translasyonel riskler hakkında bilgi vermektedir.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Kontrollü bir büyük hayvan modelinde, iskele entegrasyonu ve doku rejenerasyonunun mekanistik olarak sorgulanmasına olanak tanır.
- İmmünojeniteyi ve reddetme riskini minimize etmek için otolog doku kullanarak biyolojik risklerin azaltılmasını destekler.
- Ürotelyal doku mühendisliği stratejileri için fonksiyonel hedef validasyonunu kolaylaştırır.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Kantitatif implantasyon sonrası okumalarla birlikte, doku mühendisliği konstrüktlarının hazırlanması ve implantasyonu için standartlaştırılmış bir iş akışı sağlar.
- Görüntüleme ve histoloji kullanarak iskele açıklığının, epitelizasyonun ve konak yanıtının tekrarlanabilir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır.
- Doğrulanmış bir preklinik bağlamda, biyomalzeme modifikasyonlarının veya hücre kaynaklarının aşağı akış taramalarını destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Üriner diversiyonu fizyolojik olarak ilgili bir sistemde modelleyerek hastalıkla ilgili rekonstrüktif ihtiyaçlarla uyum sağlar.
- İskele tasarımından in vivo doğrulamaya kadar süreklilik sağlayarak risk ayarlı ilerleme kararlarını destekler.
- Belirlenmiş bir gözlem süresi boyunca iskele dayanıklılığı, konak entegrasyonu ve enfeksiyon riski hakkında translasyonel içgörü sağlar.
Boru Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu model, doku mühendisliği iskelelerinin büyük hayvan sisteminde hipotez odaklı test edilmesine olanak tanıyarak, erken keşif süreci ile preklinik doğrulama arasında bir köprü kurmaktadır.
- Keşif Biyolojisi: İskele-konak entegrasyonu ve doku rejenerasyonu mekanizmalarına ilişkin hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Karşılaştırmalı analizler için iletken açıklığı ve epitelyal kaplama gibi kantitatif çıktılar sağlar.
- Analitikler: Tekrarlanabilir ve karar vermeye olanak tanıyan veriler üretmek için endoskopi, BT görüntüleme ve histolojiden yararlanır.
- Translasyonel Araştırma: İlgili bir anatomik bağlamda klinik fizibiliteyi ve biyomalzeme performansını değerlendirmek için bir platform sunar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Yinelemeli iskele optimizasyonu ve programlar arası kıyaslama için yeniden kullanılabilir bir iş akışı oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Doku mühendisliği ürünü performans ve konak uyumluluğundaki öngörülebilir güveni artırır.
- Operasyonel Değer: Tekrarlanabilir ve ölçeklenebilir çalışmalar için iskele hazırlama ve implantasyon süreçlerini standartlaştırır.
- Stratejik Değer: İskele teknolojilerinin klinik uygulamaya taşınmasıyla ilgili devam et/dur kararlarına temel oluşturur.
- Portföy Etkisi: in vivo performans verilerine dayanarak doku mühendisliği programlarının riskle uyumlu önceliklendirilmesini sağlar.
Uygulama Hususları
- Büyük hayvan modellerinde cerrahi uzmanlık ve doku yönetimi gerektirir.
- Görüntüleme yöntemlerine ve histolojik analiz altyapısına erişim gereklidir.
- İskele üretimi ve implantasyon protokollerinin ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Diğer anatomik bölgelere veya türlere adaptasyon, protokol modifikasyonları gerektirebilir.
- Kısa süreli gözlem, iskelenin uzun vadeli dayanıklılığının ve işlevinin değerlendirilmesini kısıtlar.
