Intra-Omental Islet Transplantation bruger h-Omental Matrix Islet påfyldning (hOMING)

Bioengineering
 

Summary

Vi præsenterer her, en protokol for in vivo validering af hydrogel-baserede celleterapi, illustreret ved eksemplet med islet transplantation. h-Omental Matrix Islet påfyldning (hOMING) implantation tillader implantation af en celle-hydrogel blanding mellem de omental lag, tæt på blodkarrene til at maksimere engraftment i en ordentlig metaboliske miljø.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Schaschkow, A., Mura, C., Pinget, M., Bouzakri, K., Maillard, E. Intra-Omental Islet Transplantation Using h-Omental Matrix Islet filliNG (hOMING). J. Vis. Exp. (145), e58898, doi:10.3791/58898 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Regenerativ medicin baseret på celleterapi repræsenterer et nyt håb for at kurere sygdom. Nuværende hindringer omfatter korrekt i vivo validering af effektiviteten af behandlingen. Overføres til det modtagende organ skal cellerne ofte kombineres med biomaterialer, især hydrogels. Validering af effekten af sådan en graft kræver imidlertid det rette miljø, den rigtige hydrogel, og den højre modtageren site. Omentum kan være sådan et sted. Baseret på eksemplet med islet transplantation, udviklet vi den hOMING (h-Omental Matrix Islet påfyldning) teknik, som består af indsprøjtning af graften inde i vævet, ind imellem de omental lag, for at forbedre islet implantation og overlevelse. For at opnå dette, skal Holme integreres i en hydrogel med en viskositet, der muliggør dens injektion ved hjælp af en atraumatisk nål. Sprøjter er fyldt med en kombination af hydrogel og holme. Flere injektioner udføres inde den omental væv på forskellige adgangspunkter, og deposition af holmen/hydrogel blandingen er lavet langs en linje. Vi testede gennemførligheden af denne innovative tilgang ved hjælp af dextran perler. Perlerne var godt spredt over hele den omental væv, i umiddelbar nærhed af blodårerne. For at teste effekten af graften, vi transplanterede Holme i diabetisk rotter og udføre en metabolisk opfølgning over to måneder. De transplanterede Holme udstillet en høj re vascularization rundt og inde i Holme, og vendt diabetes. HOMING teknikken kunne gælde for andre typer af hydrogel eller celle terapi, for celler med høje metaboliske aktivitet.

Introduction

Celleterapi er et varmt emne, da det sigter mod at helbrede sygdomme baseret på den regenerativ medicin. Biologisk materiale-assisteret celle behandlingsformer er i stigende grad blevet undersøgt i de seneste år, især fordi celle implantation ofte kræver en bærer til overførsel af celler fra kultur parabol til modtageren. Biomateriale stilladser er potentielt værdifulde celle transportvirksomheder, der opfylder flere roller1. En kompetent luftfartsselskab bør beskytte celler fra mekaniske belastninger og give gunstige vækstbetingelser som væsentlige vækstfaktorer, metaboliske affald udskillelse, udveksling af næringsstoffer og ilt2.

Blandt de forskellige typer af biomaterialer anvendes til celleterapi, har hydrogels mange fordele. De er biokompatible, biologisk nedbrydelige, let at håndtere, og lette ilt diffusion3. Derudover tillader nuværende teknologi brug af hydrogels til at hjælpe cellerne overlever og indpode med eksempelvis, tilskud med vækstfaktorer eller ekstra-cellulære matrix proteiner4.

Hydrogel luftfartsselskaber indeholdende stamceller kan injiceres som behandlinger, fx knogle regenerering5 og nervesystemet sygdom6. Implantation af metabolisk aktive celler er nødvendig. In vitro-validering af metoden er muligt, mangler værktøjer og teknikker til in vivo validering for at blive raffineret.

Celle og hydrogel transplantation kan let foretages ved subkutan injektion når biokompatibilitet tests udføres. Men når podede celler er beregnet til at regulere systemiske faktorer af deres metaboliske handling, denne subkutane lokalisering er ikke optimal, hovedsagelig i form af venøse afløb7. Derfor er der ingen aktuelle værktøjer til hurtigt, sikkert og effektivt evaluere de gavnlige virkninger af en hydrogel. Baseret på eksemplet med islet transplantation, som kræver, at hormoner frigives til blodbanen fra graft svar blod glucose niveauer, udviklet vi en ny metode til celle/hydrogel implantation in vivo.

Det første skridt var at identificere en acceptor transplantation site, som kan acceptere en hydrogel med celler. Omentum tilbyder et stort rum for implantation, er meget plastik, og dens tætte vascularization kombineret med indstillingen intraperitoneal er interessant for at studere celler under høje metaboliske aktivitet8. Vi vil næste skulle etablere en kirurgisk teknik, der tillader overførsel af cellerne og hydrogel til omentum. Inspireret af lipofilling bruges i plastikkirurgi9, vi udviklet h-Omental Matrix Holmen påfyldning (hOMING) tilgang. Holme indlejret i hydrogel er indsprøjtet inde den omental væv. Teknikken også til formål at give maksimal engraftment ved at udnytte flere depositionerne af celle og hydrogel blandingen ind i omental væv, hvor det store antal af blodkar også forbedrer graft iltning.

I den foreliggende undersøgelse beskriver vi en simpel og innovative teknik til Holmen implantation mellem omental ark, inde den tættest på blodkarrene fedtvæv. Dette består af mikro-invasive kirurgi, der kunne være gennemført under laparoskopi, med indsprøjtning af Holme indeholdt i en hydrogel til det fedtvæv. Denne teknik er let anvendelig til alle hydrogel og celle kombinationer, der skal afprøves i et i en metabolisk funktionelle miljø.

Protocol

Alle dyreforsøg blev udført ifølge retningslinjerne for National Institutes of Health, med godkendelsesnummer: AL/60/67/02/13.

1. modtagende forberedelse

  1. Kemisk fremkalde diabetes i modtagerens rotter.
    1. Injicere 75 mg/kg streptozotocin (STZ, i sterilt 0,1 M citratbuffer, pH 4) intraperitoneal til rotter10.
      Bemærk: For transplantation undersøgelser, blev 6 uger gamle Lewis stamme rotter, vejer 150-190 g brugt.
    2. Kontrollere status for diabetes af daglige blod glucose målinger i de første fire dage. Injicere langtidsvirkende insulin 6 U/dag subkutant når rotter udstille glykæmi over 2 g/L for at forebygge diabetes komplikationer og vægttab, indtil insulin pellet implantation.
    3. Omfatter rotter i kohorten, når to foranstaltninger af hale vene blodglukose > 4-5 g/L for 2 dage i træk, og C-peptid niveau er < 200 pM. Måle glykæmi bruge en glucometer og C-peptidemia af en enzym-forbundet immunosorbent assay (ELISA).
    4. Implantat insulin pellets under huden (Se 1.2).
      Bemærk: Kronisk insulin terapi giver mulighed for bedre glykæmi regulering og undgår diabetiske komplikationer, (som forværre oxidativt stress på webstedet transplantation)11. Derudover sparer terapi den diabetiske tilstand sammen med en normal vækstkurven (uden sædvanlige vægttab observeret i en diabetisk dyr). Dette kan resultere i en større omental fedt pad, som er ideel til at udføre transplantation.
  2. Implantation af insulin pellets
    1. Bedøver rotte ved hjælp af gas anæstesi (3% isofluran i 500 mL/min. O2) og placere rotten i den liggende stilling.
    2. Kontrollere anæstesi status ved at kontrollere mangel af refleks (pote klemme). Ren halsen ved hjælp af povidon-jod, og barbere det område ved hjælp af et barberblad. Anvende povidon-jod igen og lad det stå i 3 min.
    3. Sted 1,5 insulin pellets (3 enheder (U) / 200 g rotte) i en 1:5 fortyndet povidon jodopløsning at sterilisere pellets. Gennembore halsen huden ved hjælp af en 16 G trokar og Indsæt pellet ved hjælp af møblerede guide og stylet. Hente vejledning og stylet og sy et enkelt punkt. Bruge povidon-jod til at rense søm.
      Bemærk: Ingen postoperative smertebehandling var nødvendigt, da interventionen var sammenlignelig med en enkelt subkutan (SC) injektion.
    4. Lad rotte tilbagesøge anæstesi og sikre, at rotter har adgang til fødevarer for at undgå hypoglykæmi.
    5. Måle effektiviteten af pellet ved at måle Glycemia nedgang efter implantation.
    6. Kontrollere pellet effektiviteten ved overvågning glycemia niveau hver uge i 1 måned.
    7. Omfatter rotter i kohorten, når en foranstaltning af hale vene blod C peptid niveau opretholdes under 200 pM 1 måned efter insulin pellet implantation.
      Bemærk: Kontrol af C-peptid niveauer er obligatorisk at vurdere dyrene på baseline før transplantation og bekræfte deres diabetisk tilstand. Lavt C-peptid regenerering altid opstår under opfølgning. Den laveste C-peptidemia er betegnende for den laveste regenerering.

2. hOMING: Intra-omental Matrix Islet påfyldning

  1. Holmen-matrix blanding forberedelse.
    1. Forberede den tyktflydende islet luftfartsselskab i en laminar flow hætte. Opløse calciumalginat pulver i steril PBS ved en koncentration på 1,5%. Sterilisere forberedelsen af passage gennem et 0,22 µm filter. Forberede 400 µL pr. modtager.
      Bemærk: Enhver form for hydrogel med en viskositet egnet til injektion gennem en 21 G kanyle kan bruges.
    2. Isolere islet fra sunde Lewis rotter (200-250 g) som tidligere beskrevet12.
    3. Tælle islet antallet i Holmen ækvivalenter (IEQ), (en IEQ betragtes som svarende til en pancreas Holmen med en diameter på 150 µm)13.
    4. I en laminar flow hætte, forberede delprøver 7660-Holmen ækvivalent (IEQ) i 1,5 mL rør.
    5. Vask Holme delprøver med 500 µL af CMRL (Connaught medicinsk forskningslaboratorier) medium fri for føtal bovint serum.
    6. Pellet Holme ved centrifugering (2 min på 500 x g og 4 ° C). Supernatanten.
    7. Tilføj 150 µL af natriumalginat hydrogel carrier over småøerne, blandes omhyggeligt ved pipettering op og ned og læg blandingen på is.
    8. Forbered en atraumatisk 21 G kanyle og en 1 mL sprøjte uden dødvolumen ved lastning 150 µL af Tom calciumalginat ind i sprøjten.
    9. Fyld sprøjten med blandingen af Holme og calciumalginat (150 µL, samlede volumen 300 µL). Hold sprøjten på is.
  2. Kirurgisk procedure
    1. Sterilisere kirurgiske instrumenter ved hjælp af kold sterilisation (2% Steranios i 20 min.).
    2. Bedøver rotte ved hjælp af isofluran anæstesi og placere rotten i den liggende stilling.
    3. Barbere hals-området ved hjælp af et barberblad og sterilisere området med povidon-jod. Lad den jod henstår i 3 min.
    4. Gøre et snit med en skalpel og fjerne 1,5 insulin pellets med pincet. Lukke huden ved hjælp af en eller to enkelt søm point. Fjern ikke rotten fra anæstesi.
      Bemærk: Efter 1 måned, kan pellet være letsmuldrende som nogle fibrotisk væv kan wrap som pellets; Brug saks til korrekt dissekere det.
    5. Placere rotten i den liggende stilling. Barbering og sterilisere (med povidon-jod) peritoneal området. Lad den jod henstår i 3 min.
    6. Oprette en 1,5 cm laparotomi lige under brystbenet ved hjælp af en skalpel. Anbring våd-steril gaze rundt indridset.
    7. Identificere de omentum, der er det fedt pad lokaliseret ved siden af maven. Bruge pincet til omhyggeligt at fange omentum, træk det forsigtigt ud af bughulen og sprede det på gaze.
      Bemærk: Den omental væv strækker sig fra milten til tolvfingertarmen og lægger i sin midte til maven. Den normale omentum af diabetisk rotter modtager insulin terapi er ca 2 cm² når spredes på gaze.
    8. Hydrat omental vævet godt bruge 2 mL af pre varmede 37 ° C sterilt saltvand. Brug små buet pincet til at manipulere væv og trænge omental kanten med nål mellem de omental lag. Indsætte nålen helt.
    9. Start injektion af holmen forberedelse langsomt og omhyggeligt flytte nålen tilbage for at injicere Holme flere steder (som linjer). Før tilbagetrækning nålen, sikre at hydrogel har stoppet spændende nål for at undgå tab af de spredte Holme.
    10. Gentag denne manipulation, efter behov for at tilføre hele indholdet af sprøjten ved hjælp af forskellige adgangspunkter til at distribuere Holme i hele den omental væv.
      Bemærk: Hos rotter, er fire til fem injektioner normalt nødvendigt.
    11. Check at Holme ikke er grupperet i sprøjten for enden af injektionerne.
      Bemærk: Hvis nogle småøer er stadig synlige, er det muligt at trække nål fra sprøjten, fylde sprøjten direkte med 100 µL af Tom hydrogel, og Tilslut igen nålen. En anden runde af injektion kan gøres for at skylle de resterende Holme.
    12. Bruge sterilt saltvand igen til at fugte den omental væv og væggen i laparotomi. Bruge pincet skal omhyggeligt erstatte omentum i bughulen.
    13. Injicere 2 mL af pre varmede sterilt saltvand ind i bughulen at rehydrere rotten.
    14. Luk den muskel væg ved hjælp af en kontinuerlig tråd sutur. Derefter sy den kutane lag med enkelt søm punkt (punkt for punkt).
    15. Injicere meloxicam (1,5 mg/kg) subcutaneously som et smertestillende i 5 dage en gang om dagen.
    16. Placere rotten i et bur på en varmepude indtil recovery fra anæstesi. Gentag proceduren for alle de modtagende rotter.
    17. Måling af blodsukker efter transplantation hver dag. Hvis glykæmi er > 2 g/L, injicere 6 U langtidsvirkende Insulin subcutant en gang om dagen.
    18. Vurdere graft funktion af glykæmi og c-peptidemia overvågning over 1 eller 2 måneder.
      Bemærk: I tilfælde af vellykket transplantation, glykæmi bør stabilisere inden for 2-5 dage efter transplantation, og rotter kan tages af insulin.

3. omental Graft Explantation

Bemærk: Denne procedure vil tillade bekræftelse af god graft funktion. Efter hentning af en funktionel graft, rotter bør vende tilbage til en diabetisk tilstand. Dette trin er udført efter 1 eller 2 måneder af metaboliske opfølgning.

  1. Bedøver rotte med gas anæstesi og placere den i den liggende stilling.
  2. Barber området peritoneal og sterilisere den ved hjælp af povidon-jod i 3 min.
  3. Oprette en 1,5 cm laparotomi lige under brystbenet ved hjælp af en skalpel. Placer våd-steril gaze rundt omkring området indridset.
  4. Identificere de omentum, som ligger ved siden af maven. Bruge tang til at forsigtigt sprede det på gaze.
  5. Brug saks til punktafgifter omentum. Starter fra den del, der klæber på bugspytkirtlen halen (ved siden af milten). Hvis der opstår blødning, bruge tørre steril gaze til at stoppe det.
  6. Fortsætte excision langs den del, der er knyttet til maven og hente omentum.
    Bemærk: På denne placering, kan gastroepiploic arterier (figur 1) forårsage en stor mængde af blødning hvis de ved et uheld skåret. Arterie indsnit er uundgåeligt at hente graften, men blødning kan administreres ved hjælp af pincet og gaze. Hvis der ikke sker en utilsigtet cut, komprimere fast med tør gaze og vedligeholde komprimering for mindst 1 min. Blødningen bør stoppe. Hvis ikke, bruger klip eller bruge en elektrisk bistoury til at ætse fartøjer.

Figure 1
Figur 1: Omental arterie distribution. For omentum graft explantation repræsenteres det kritiske område består af gastroepiploic arterier i blå. Under resektion af denne del af den omental væv skal opmærksomheden skal betales til afsnittet højre gastroepiploic arterie. Kompression, ligatur eller Ætsninger kan bruges til at begrænse blødningen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

  1. Check hvis nogen blødning fortsætter. Hvis ikke, injicere 2 mL af pre varmede saltvand, lukke rotten og behandle som tidligere beskrevet.
     Eksplanterede dyr tilbage til en diabetisk tilstand. Insulin injektion (6 U/SC/dag) er obligatorisk at forsikre velfærd for dyr.
  2. Aflive rotten 10 til 12 dage efter explantation ved hjælp af en overdosis af pentobarbital (182.2 mg/kg).

4. histologiske analyse: Hæmatoxylin og Eosin pletter

  1. Lave de hentede omenta ved hjælp af 4% PARAFORMALDEHYD (PFA) og integrere i paraffin.
  2. Skær afsnit 4 µm i tykkelse og anvende hæmatoxylin og eosin pletten for morfologiske vurdering af transplantation.

5. statistisk analyse

  1. Bestemme Statistisk signifikans ved hjælp af statistiske analysesoftwaren og gentagne foranstaltninger variansanalyse (ANOVA) med Tukeys ærlig betydning forskellen test som en post hoc test. Repræsenterer p værdier som: *p < 0,05; p < 0,01; p < 0,001.

Representative Results

Metoden hOMING tillader unddragelse af intravaskulære implantation og indespærring af Holme i et organ. En maksimumsfrist på 8-10 min. er nødvendig for hele Holmen implantation procedure, herunder anæstesi, som en tidslinje sammenlignes med klassisk levertransplantation.

For at studere den måde Holme distribueres inde den omental væv, blev dextran perler transplanteret ved hjælp af metoden hOMING (figur 2). En dag efter implantation, rotter blev ofret, og omental væv blev hentet for histologiske analyse. Hæmatoxylin og eosin pletter afslørede en ensartet fordeling af perler i hele væv (figur 2nederst til højre). Meget ofte, perler var tæt på blodkar og var godt implanteret i det fedtvæv. Umiddelbart efter implantation opstår en betændelsesreaktion omkring perlerne, hvilket resulterer i væv omlejring indlejre Holme i vævet.

Figure 2
Figur 2: Beskrivelse af målsøgende teknik og perle distribution via omental vævet en dag efter implantation. (A) Illustration af den hOMING teknik. Efter orgel eksponering (en, venstre), blev holmen-hydrogel mix (erstattet her af blå-farvede dextran perler for bedre visualisering) omhyggeligt injiceres i vævet ved hjælp af en atraumatisk nål (en, midten). Perlerne implanteret i vævet er synlige (A, højre). (B) hæmatoxylin og eosin pletter af omentum eksplanterede 1 dag efter perle injektion. Perler er fundet i væv med en ensartet fordeling. Skalalinjen = 100 mm. venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Hvis du vil validere denne teknik, vi udførte isogene undersøgelser ved hjælp af Lewis rotter (n = 8). Diabetisk rotter modtager islet transplantationer (7660 islet svarende, IEQ) pr. kg rotte kropsvægt ved hjælp af målsøgende blev overvåget for glykæmi og C-peptidemia i to måneder. Glykæmi var kontrolleret af implantation af insulin pellet (som bekræfter, at den første dråbe i glykæmi observeret i figur 3A). Transplantat funktion blev afspejlet af glykæmi ca 2 g/L og C-peptidemia > 500 pM. Før transplantation, rotter blev diabetisk (Glycemia > 5 g/L og C-peptidemia < 200 pM). Efter transplantation og insulin pellet hentning, glykæmi vedligeholdelse og normalisering blev observeret blot 3 dage efter hOMING transplantation og blev opretholdt indtil graft hentning (p < 0,05 i forhold til før transplantationen niveauer). Efter omental explantation, glykæmi steg igen til niveauet før transplantation, attesterer, at funktionaliteten af Holme, der blev transplanteret af hOMING (figur 3A). C-peptidemia mønster var præcis modsat, med lav til ikke målbart niveau før graften, efterfulgt af en stigning og vedligeholdelse på denne øgede niveau i løbet af undersøgelsen (Pedersen < 0,05), og efter omental explantation, en falde til før transplantationen niveauer (figur 3B). Analyse af det eksplanterede omentum af histologi afsløret meget re vaskulariserede Holme, sandsynligvis som følge af deres nærhed til blodkar (figur 3 c).

Figure 3
Figur 3: to-måneders metaboliske opfølgning af rotter modtager målsøgende og graft vurdering. (A) glykæmi måling og (B) C-peptid vurdering efter hOMING bruge natriumalginat som en islet carrier (Tx: Transplantation og insulin pellet hentning; Explantation: Explantation af omentum). Grafts er funktionelle, som det fremgår af vedligeholdelsen af normoglycemia efter insulin pellet hentning og øge i C-peptidemia efter islet implantation. Grå skyggelagte områder repræsenterer de minimal og maksimal registrerede værdier for hvert tidspunkt. (C) hæmatoxylin og eosin farvning af en omental afsnit efter islet transplantation ved hjælp af metoden målsøgende. Holme er velintegrerede i væv to måneder efter implantation uden nogen omkringliggende fibrotisk væv. Fartøjer er vokset rundt og inde i Holme, som vist af pilene, og dermed genskabe helt islet funktion. Morfologi af holmene synes også velbevarede. Skalere barer = 50 µm. (n = 8) (*p < 0,05; ** p < 0,01; *** p < 0,001 bestemmes ved hjælp af gentagne foranstaltninger variansanalyse (ANOVA) med Tukeys ærlig betydning forskellen test som en post hoc test). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Discussion

Nogle kritiske trin kan fremhæves i denne protokol. Først, den person, der udfører kirurgi og manipulere væv skal delikat med fedtvæv, som det er skrøbelige. Knusning eller beskadige omentum skal undgås. Omentum, er som en defensiv væv, beriget med makrofager og andre leukocytter. Disse immunceller kan aktiveres ved overdreven manipulation og indvirker negativt på podekvisten. For det andet er transplantat (Holmen-hydrogel blanding) indlæsning også kritisk. Den person, der udfører proceduren skal undgå døde diskenheder og skal indlæse alle hydrogel-Holmen blandingen i injektion enhed. Umiddelbart efter dette trin er et andet kritisk punkt injektion, selv. Injektion skal udføres langsomt, med omhu, og fint. Sprøjten skal skylles af den tomme hydrogel indlæst i første omgang for at hente eventuelle resterende Holme. For det tredje, suturering skal gøres omhyggeligt og i to trin. Muskuløs planen bør være sutureres først, pas på ikke for at sutur omentum med muskel, og huden bør være sutureres separat. Med hensyn til explantation proceduren for den omental graft, særlig opmærksomhed bør tages i øjeblikket når arterier tæt på maven (gastroepiploic arterier) er indskåret. Det er vigtigt at være opmærksom på eventuelle hemorrhages at opstå, og stop dem før suturering dyret, som enhver vedvarende blødning fører til dyrs død i flere dage.

Fejlfinding kan være nødvendigt med hensyn til mediet til at bære Holme; valget af hydrogel er op til eksperimentatoren, så længe hydrogel er injicerbare. Brug af forskellige materialer kan resultere i variabel pode funktion (med eller uden tilskud, for eksempel). Metoden beskrevet her har bevist sin effektivitet for inert Co transplanterende materiale med en islet forholdet mellem 7660 IEQ/kg.

Den nuværende metode kan være begrænset af den omental størrelse og hydrogel egenskaber. Hvis du vil bruge en diabetisk gnaver model, er insulin terapi obligatorisk før islet implantation at give tilstrækkelig podning område. Diabetisk gnavere mister en masse vægt og fedtmasse på grund af STZ-induceret diabetes. I betragtning af den lille vægt af de dyr, der er indskrevet i denne undersøgelse, er podning i et mindre område ikke muligt.

Bevarelse af ordentlig glykæmi management (før transplantation bruger pellets, og derefter bruger langtidsvirkende insulin) er obligatorisk. Her valgte vi at bevare insulin pelleten indtil dag i transplantation af flere grunde. Først, opretholdelse af en ordentlig glykæmisk kontrol betydeligt reducerer oxidativt stress induceret af diabetes i de modtagende organer, som kan være skadelige for Holmen graft11 og giver mulighed for fortsættelse af intensiv insulinbehandling og modtageren forberedelse observeret i klinikken12. For det andet ønskede vi at begrænse det maksimale antal anæstesi procedurer for rotter. Vedrørende gennemførelsen af insulin terapi under metaboliske opfølgning ved hjælp af langtidsvirkende insulin, undgik den anvendte ordning massive komplikationer på grund af glucotoxicity (som kan ødelægge grafts) og for at bevare en "rigtig" glykæmi værdi.

For at overvåge graft effektivitet, er glykæmi ikke en relevant parameter i de første par dage hvis rotter får insulin terapi ved hjælp af pellets. Dette er grunden til kontrol af C-peptid niveau flere gange forudgående at transplantation er obligatorisk. Disse gange nævnes i begyndelsen af undersøgelsen, at vælge dyr efter STZ injektion, og derefter bare forud for transplantation, for at sikre, at rotter er diabetiker og, regenerering er minimal.

Hydrogel egenskaber er også vigtige. Flydende hydrogel vil sive ud af omental væv og meget tyktflydende hydrogel vil ikke være injicerbare. Hydrogel viskositet og injektionsydelse skal afprøves før brug, men det forekommer vigtigt at også teste materialet direkte ved evaluering af holmen eller en anden celler overlevelse in vitro. Her, som Holme er meget følsomme over for hypoxi og brug af en meget tyktflydende luftfartsselskab kan påvirke ilt diffusion.

Med hensyn til betydningen af metoden beskrevet her med hensyn til eksisterende metoder, har denne intra-væv transplantation teknik fordele på sigt af reproducerbarhed. Det er også atraumatisk til vævet, og på grund af beliggenheden ekstra vaskulære undgår blødning og trombose risici. Også, når man overvejer islet transplantation, instant blod-medieret inflammatorisk reaktion er undgået14. Derudover tillader hOMING omplantning Holme i en ikke-vitale organ, i modsætning til transplantation ind i leveren, som udgør risici for leverens funktion15.

For at frembringe optimal ydeevne, har en hydrogel tilpasses til de celler, det vil fortsætte. Brug af vækstfaktorer eller specifikke proteiner kan have en positiv effekt på transplanterede celler16,17.

Afslutningsvis kan denne teknik bruges til in vivo validering af en hydrogel på forskellige celletyper, især når en aktiv metaboliske miljø er nødvendig, hvad angår Holme. Derudover denne kirurgisk teknik kan anvendes til flere programmer og kunne være fremover hurtigt kan overføres til mennesker, som det nemt kan udføres ved hjælp af laparoskopi.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev finansieret af Région Alsace, BioArtMAtrix-Pôle Alsace Biovalley-CQDM; 53/14/C1. Forfatterne er taknemmelig til holdet af Pr. Bruant-Rodier fra Hôpitaux Universitaires de Strasbourg for hjælpe til at udvikle denne innovative teknik.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Alginate (PRONOVA UP LMV) Novamatrix 4200206 Hydrogel carrier
Atraumatic needle (Blunt) B.Braun 9180109
CMRL without FBS Gibco 11500576
C-peptide ELISA kit Mercodia 10-1172-01
Eosin Leica Microsystems 3801592E
Ethilon 4/0 Ethicon F2414 Surgical suture
Hematoxylin Leica Microsystems 3801562E
Insulin pellets Linshin INS-B14
Isofluorane Centravet ISO007
Lantus (Insulin-Glargin) Sanofi Adventis Lantus SoloStar Long acting insulin
Metacam Boehringer Ingelheim MET019 Anti-inflammatory drug
NaCl (for saline 0.9%) Sigma 10112640
Needle 26 G TERUMO 050101B
Oxygen Linde 2010152 For isoflurane use
Sodium pentobarbital Vetoquinol Dolethal For euthanasia
Steranios 2% Anios 11764046
Streptozotocin Santa-Cruz SC-200719A
Syringe – Injekt-F B.Braun 9166017V
Trocar & stylet (linshin) Linshin G12-SS For pellet insertion

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bakhshandeh, B., et al. Tissue engineering; strategies, tissues, and biomaterials. Biotechnology & genetic engineering reviews. 33, 144-172 (2017).
  2. Lutolf, M. P., Gilbert, P. M., Blau, H. M. Designing materials to direct stem-cell fate. Nature. 462, 433-441 (2009).
  3. Slaughter, B. V., Khurshid, S. S., Fisher, O. Z., Khademhosseini, A., Peppas, N. A. Hydrogels in regenerative medicine. Adv Mater. 3307-3329 (2009).
  4. Rice, J. J., et al. Engineering the regenerative microenvironment with biomaterials. Advanced healthcare materials. 2, 57-71 (2013).
  5. Bai, X., et al. Bioactive hydrogels for bone regeneration. Bioactive Materials. 3, 401-417 (2018).
  6. Allbright, K. O., et al. Delivery of adipose-derived stem cells in poloxamer hydrogel improves peripheral nerve regeneration. Muscle Nerve. (2018).
  7. Van Der Windt, D. J., Echeverri, G. J., Ijzermans, J. N. M., Cooper, D. K. C. The Choice of Anatomical Site for Islet Transplantation. Cell transplantation. 17, 1005-1014 (2008).
  8. Zweifach, B. W., Lipowsky, H. H. Quantitative studies of microcirculatory structure and function. III. Microvascular hemodynamics of cat mesentery and rabbit omentum. Circ Res. 41, 380-390 (1977).
  9. Bruant-Rodier, C., Dissaux, C., Baratte, A., Francois Fiquet, C., Bodin, F. The breast of the adolescent girl. Ann Chir Plast Esthet. 61, 629-639 (2016).
  10. Schaschkow, A., et al. Extra-Hepatic Islet Transplantation: Validation of the h-Omental Matrix Islet filliNG (hOMING) Technique on a Rodent Model Using an Alginate Carrier. Cell transplantation. 27, 1289-1293 (2018).
  11. Schaschkow, A., et al. Impact of the Type of Continuous Insulin Administration on Metabolism in a Diabetic Rat Model. Journal of diabetes research. 2016, 8310516 (2016).
  12. Schaschkow, A., et al. Impact of an autologous oxygenating matrix culture system on rat islet transplantation outcome. Biomaterials. 52, 180-188 (2015).
  13. Kissler, H. J., et al. Validation of methodologies for quantifying isolated human islets: an Islet Cell Resources study. Clinical transplantation. 24, 236-242 (2010).
  14. Delaune, V., Berney, T., Lacotte, S., Toso, C. Intraportal islet transplantation: the impact of the liver microenvironment. Transplant international : official journal of the European Society for Organ Transplantation. 30, 227-238 (2017).
  15. Leitao, C. B., et al. Liver fat accumulation after islet transplantation and graft survival. Cell transplantation. 23, 1221-1227 (2014).
  16. Narang, A. S., Mahato, R. I. Biological and biomaterial approaches for improved islet transplantation. Pharmacological reviews. 58, 194-243 (2006).
  17. Alvarado-Velez, M., Pai, S. B., Bellamkonda, R. V. Hydrogels as carriers for stem cell transplantation. IEEE Trans Biomed Eng. 61, 1474-1481 (2014).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics