Aqui, apresentamos um protocolo de validação em vivo de terapia celular baseada em hidrogel, ilustrada pelo exemplo de transplante de ilhotas. h-Omental ilhéu de Matrix (localizador) implantação de enchimento permite a implantação de uma célula-hidrogel mistura entre as camadas omental, perto dos vasos sanguíneos, para maximizar a enxertia em um ambiente apropriado e metabólica.
Medicina regenerativa, com base na terapia celular representa uma nova esperança para curar a doença. Actuais obstáculos incluem validação adequada na vivo da eficácia da terapia. Para transferência ao órgão destinatário, células muitas vezes precisam ser combinados com biomateriais, especialmente de hidrogel. No entanto, a validação da eficácia de tal um enxerto exige o ambiente certo, o hidrogel certo e o site certo destinatário. O omento pode ser um site. Com base no exemplo do transplante de ilhotas, desenvolvemos a técnica de hOMING (h-Omental enchimento do Ilhéu de Matrix), que consiste da injeção do enxerto dentro do tecido, entre as camadas omental, para melhorar a sobrevivência e a implantação do Ilhéu. Para o efeito, ilhotas tem que ser incorporado em um hidrogel com uma viscosidade que permite sua injeção com uma agulha atraumática. Seringas são carregadas com uma combinação de hidrogel e ilhotas. Várias injeções são executadas dentro do tecido omental em pontos de entrada diferentes, e a deposição da mistura ilhéu/hidrogel é feita ao longo de uma linha. Nós testamos a viabilidade desta abordagem inovadora usando grânulos de dextrano. Os grânulos foram bem espalhados por todo o tecido omental, na proximidade de vasos sanguíneos. Para testar a eficácia do enxerto, nós transplantado ilhotas de ratos diabéticos e realizar um acompanhamento metabólico mais de dois meses. Os ilhéus transplantados exibiram uma alta taxa de re-vascularização ao redor e dentro de Ilhéus e reverteu o diabetes. A técnica de localização pode ser aplicável para outros tipos de terapia de hidrogel ou celular, para as células com alta atividade metabólica.
Terapia celular é um tema quente, como pretende curar doenças baseadas na medicina regenerativa. Terapias celulares assistida por material biológico têm sido cada vez mais estudadas nos últimos anos, especialmente porque a implantação de célula muitas vezes requer um portador para a transferência de células do prato de cultura para o destinatário. Biomaterial andaimes são portadores de célula potencialmente valiosa que cumprir várias funções1. Uma transportadora competente deve proteger células de tensões mecânicas e proporcionar condições de crescimento favoráveis, tais como fatores de crescimento essenciais, excreção de resíduos metabólica, troca de substâncias nutrientes e oxigênio2.
Entre os diferentes tipos de biomateriais utilizados em terapia celular, hidrogel tem muitas vantagens. Eles são biocompatíveis, biodegradável, fáceis de manusear e facilitar a difusão de oxigênio3. Além disso, a tecnologia atual permite o uso de hidrogel para ajudar a sobreviver e engraft com, por exemplo, a suplementação com fatores de crescimento ou de proteínas de matriz extracelular4células.
Transportadoras de hidrogel contendo células-tronco podem ser injetadas como tratamentos, , por exemplo, osso regeneração5 e sistema nervoso doença6. É necessária a implantação de células metabolicamente ativas. Enquanto in vitro validação da abordagem é possível, ferramentas e técnicas para validação em vivo permanecem para ser refinado.
Transplante de célula e hidrogel pode facilmente ser realizado por via subcutânea quando são realizados testes de biocompatibilidade. No entanto, quando transplantadas células estão destinadas a regular a fatores sistêmicos por sua ação metabólica, esta localização subcutânea não é ideal, essencialmente em termos de drenagem venosa7. Portanto, não há nenhuma ferramenta atual com segurança, rapidez e eficiência, avaliar os efeitos benéficos de um hidrogel. Com base no exemplo do transplante de ilhotas, que exige que os hormônios ser liberado na corrente sanguínea do enxerto em resposta aos níveis de glicose no sangue, nós desenvolvemos um novo método para implantação de célula/hidrogel in vivo.
O primeiro passo foi identificar um site de transplante de aceitador, que pode aceitar um hidrogel com células. O omento oferece um grande espaço para implantação, é altamente plástico e sua densa vascularização combinada com a configuração intraperitoneal é interessante para o estudo de células com alta atividade metabólica8. Em seguida precisamos estabelecer uma técnica cirúrgica que permite a transferência de células e o hidrogel para o omento. Inspirado pelo lipofilling usado em cirurgia plástica9, desenvolvemos o ilhéu de matriz h-Omental (localizador) abordagem de enchimento. Incorporado em hidrogel de ilhotas são injetadas dentro do tecido omental. A técnica também objetivou fornecer máxima enxertia, utilizando vários depoimentos da mistura celular e hidrogel no tecido omental, onde o grande número de vasos sanguíneos também melhora a oxigenação do enxerto.
No presente estudo, descrevemos uma técnica simples e inovadora para implantação da ilhota entre folhas omental, dentro do tecido adiposo mais próximo para os vasos sanguíneos. Constituído por microinvasiva, que poderia ser cumprido ao abrigo de laparoscopia, com a injeção de ilhotas contidas em um hidrogel no tecido gordo. Esta técnica é facilmente aplicável a todas as combinações de hidrogel e células que precisam ser testados em um em um ambiente funcional metabolicamente.
Alguns passos críticos podem ser destacados neste protocolo. Primeiro, a pessoa que realizar a cirurgia e manipular os tecidos deve ser delicada com o tecido gordo, como é frágil. Esmagamento ou danificar o omento precisa ser evitado. Omento, como um tecido defensivo, é enriquecido em macrófagos e outros leucócitos. Estas células imunes podem ser ativadas por manipulação excessiva e poderiam afetar negativamente o enxerto. Em segundo lugar, o enxerto (mistura de ilhéu-hidrogel) carregando também é fundamental. A pessoa que realize o procedimento deve evitar volumes mortos e deve carregar toda a mistura de hidrogel-ilhéu para o dispositivo de injecção. Imediatamente depois desta etapa, outro ponto crítico é a injeção em si. Injeção deve ser realizada lentamente, com cuidado e delicadamente. A seringa deve ser liberada, o hidrogel vazio carregado inicialmente para recuperar qualquer restantes ilhotas. Em terceiro lugar, sutura deve ser feita com cuidado e em duas etapas. O plano muscular deve ser suturado em primeiro lugar, tomando cuidado para não suturar o omento com o músculo, e a pele deve ser suturada separadamente. Sobre o procedimento de explante para o enxerto omental, atenção especial deve ser tomada no momento quando as artérias perto do estômago (gastro-omental artérias) são submetidos a incisão. É importante prestar atenção a qualquer hemorragias que ocorrem e detê-los antes de suturar o animal, como pistas de sangramento persistentes à morte animal dentro de vários dias.
Solução de problemas pode ser necessária sobre o meio para o transporte de Ilhéus; a escolha de hidrogel é até o experimentador, enquanto o hidrogel é injetável. O uso de diferentes materiais pode resultar em variável enxerto função (com ou sem suplementação, por exemplo). O método descrito aqui provou sua eficiência para material co transplantação inerte com um rácio de ilhéu de IEQ 7660/kg.
O método atual pode ser limitado pelo tamanho omental e propriedades de hidrogel. Para usar um modelo de roedor diabético, a terapia de insulina é obrigatória antes da implantação do Ilhéu para fornecer suficiente área de enxertia. Roedores diabéticas perdem muito peso e massa gorda devido a diabetes induzida por STZ. Considerando o pequeno peso dos animais inscritos no presente estudo, enxertia em uma área menor ainda não é possível.
Conservação de gestão adequada da glicemia (antes transplante usando pelotas e posteriormente usando insulina de ação prolongada) é obrigatória. Aqui, optamos por conservar a pelota de insulina até o dia do transplante, por várias razões. Em primeiro lugar, a manutenção de um controle glicêmico adequado consideravelmente reduz o estresse oxidativo induzido pelo diabetes nos órgãos destinatários, que pode ser deletério para o ilhéu enxerto11 e permite a continuação da insulinoterapia intensiva e destinatário preparação observada na clínica12. Em segundo lugar, queríamos limitar o número máximo de procedimentos de anestesia para os ratos. No que se refere a implementação da terapia de insulina durante o acompanhamento metabólico usando insulina de ação prolongada, o esquema usado evita enormes complicações devido a glucotoxicity (que pode destruir enxertos) e conservar um valor de glicemia “real”.
Para monitorar a eficiência do enxerto, glicemia não é um parâmetro relevante nos primeiros dias se ratos estejam recebendo terapia de insulina usando pelotas. Eis porque a verificar o nível de peptídeo-C várias vezes antes de transplantar é obrigatório. Nestes tempos de incluem no início do estudo, para selecionar animais após injeção de STZ e então só precede o transplante, para garantir que os ratos permanecem diabéticos e que a regeneração é mínima.
Hidrogel propriedades também são importantes. Hidrogel líquido irá vazar fora tecido omental e altamente viscoso hidrogel não será injetável. Injectabilidade e hidrogel viscosidade tem que ser testado antes do uso, mas parece-me essencial também testar o material diretamente pela avaliação do Ilhéu ou outro sobrevivência de células in vitro. Aqui, como ilhotas são muito sensíveis à hipóxia e o uso de um altamente viscoso pode afetar a difusão de oxigênio.
Em termos do significado do método descrito aqui no que diz respeito a métodos existentes, essa técnica de transplante de tecidos intra tem benefícios em termos de reprodutibilidade. Também é atraumática para o tecido e, devido à sua localização extra vascular, evita riscos de hemorragia e trombose. Também, ao considerar o transplante de ilhotas, instantânea reação inflamatória mediada por sangue é evitado14. Além disso, a orientação permite transplantar ilhotas em um órgão não vital, ao contrário do transplante para o fígado, o que representa riscos em termos de função hepática15.
Para produzir um desempenho ideal, um hidrogel deve ser adaptada às células carregará. Utilização de fatores de crescimento ou proteínas específicas pode ter um efeito positivo sobre as células transplantadas16,17.
Para concluir, esta técnica pode ser usada para validação em vivo de um hidrogel em diferentes tipos de células, especialmente quando é necessário um ambiente metabólico ativo, quanto a Ilhéus. Além disso, esta técnica cirúrgica é aplicável para vários aplicativos e pode ser, no futuro, rapidamente transmissível aos seres humanos, como pode ser facilmente realizada utilizando a laparoscopia.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pela Région Alsácia, BioArtMAtrix-Pôle Alsácia Biovalley-CQDM; 53/14/C1. Os autores agradecem à equipe de Pr. Bruant-Rodier os Hôpitaux Universitaires de Strasbourg para ajudar a desenvolver esta técnica inovadora.
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 4/0isoflo | 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 26G | TERUMO | 050101B | |
Oxygen | Linde | 2010152 | For isoflurane use |
Pentobarbital sodique | 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 |