هنا، يمكننا وصف بروتوكول ديسيلولاريزيشن الوريد الصافن باستخدام المنظفات وريسيلولاريزيشن نضح الدم المحيطي والمتوسطة بطانية.
قنوات الأوعية المستخدمة خلال معظم جراحات الأوعية الدموية هي الطعوم متمكنة أو الاصطناعية التي غالباً ما تؤدي إلى المضاعفات الناجمة عن الكبت المناعي وسالكيه الفقيرة. هندسة الأنسجة يقدم حلاً رواية لتوليد الطعوم شخصية مع مصفوفة خارج الخلية طبيعية التي تحتوي على الخلايا للمستلم باستخدام أسلوب ديسيلولاريزيشن وريسيلولاريزيشن. نعرض طريقة مفصلة لأداء ديسيلولاريزيشن البشرية الوريد الصافن وريسيلولاريزيشن قبل التروية الدموية المحيطية. كان ديسيلولاريزيد الوريد بنسبة 1% بيرفوسينج X-100 تريتون، 1% تراي-ن-بوتيل-الفوسفات (تنبب) و 2000 [كونيتز] وحدة من ديوكسيريبونوكليسي (الدناز). كانت perfused Triton X-100 وتنبب في الدقيقة 35 مل ح 4 بينما كان perfused الدناز في 10 مل/دقيقة عند 37 درجة مئوية ح 4. وعلى المنوال غسلها في الماء عالي النقاوة وبرنامج تلفزيوني وتعقيمها ثم في حمض الاستيك 0.1%. وكان غسلها مرة أخرى في برنامج تلفزيوني وإخضاع في المتوسط بطانية. كان متصلاً مفاعل حيوي الوريد و perfused مع بطانية المتوسطة التي تحتوي على 50 وحدة دولية/مل أنجز الهيبارين ل 1 h. ريسيلولاريزيشن بملء مفاعل حيوي بدماء جديدة، المخفف 1:1 في حل ستين، وإضافة المستمدة من الغدة الصماء والأوعية الدموية عوامل النمو غشائي (80 نانوغرام/مل) وعوامل النمو الأساسية تنتجها الخلايا الليفية (4 ميليلتر/mL) أسيتيل حمض الصفصاف (5 ميكروغرام/مل). مفاعل حيوي ثم انتقلت إلى حاضنة و perfused ح 48 في 2 مل/دقيقة مع الحفاظ على السكر بين 3-9 ملمول/ل. في وقت لاحق، على المنوال كان غسلها مع برنامج تلفزيوني ومليئة ببطانية المتوسطة و perfused ح 96 في الحاضنة. المعاملة مع Triton X-100 وتنبب الدناز ديسيلولاريزيد الوريد الصافن في 5 دورات. السياق ديسيلولاريزيد بدت بيضاء على عكس الأوردة العادية وريسيلولاريزيد (أحمر فاتح). الهيماتوكسيلين & ويوزين (H & E) تلطيخ أظهرت وجود نواة فقط في العادي ولكن ليس في الأوردة ديسيلولاريزيد. في السياق ريسيلولاريزيد، ح & ه تلطيخ أظهرت وجود خلايا على سطح لومينال الوريد.
قنوات الأوعية الدموية مطلوبة من أجل العديد من الشروط السريرية مثل تمدد الأوعية الدموية وتضيق الشريان السباتي وتصلب الشرايين مما يؤدي إلى مشاكل حادة في الأوعية الدموية. الجراحين استخدام قنوات الأوعية الدموية ذاتي، متمكنة أو الاصطناعية لاستعادة إمدادات الدم الوظيفية. على الرغم من أن استخدام الأوعية الدموية الذاتي لا يزال ينظر في النهج المثالي، والتوافر في المرضى الذين يقتصر مجورلي. البدائل مثل الطعوم الاصطناعية أو متمكنة فيها مشاكل عميقة مع العلاجات المثبطة للمناعة وسالكيه الفقيرة مما يؤدي إلى ريوبيريشن1،2، أسفر عن الصحة الرئيسية الأعباء الاقتصادية للبلدان. هندسة الأنسجة من الأوعية الدموية يهدف إلى توفير الطعوم مع التماثل طبيعي وخلايا ذاتي. وهكذا، المناعي المتلقية تسلم الاختلاس زرع بالذات ومنذ هذه طعم يحتوي على البروتينات الطبيعية والخلايا في التكوين الأصلي، قد تعمل على نحو أفضل بالمقارنة مع البدائل الحالية. هندسة الأنسجة الأجهزة، مثل المثانة3مجرى البول4،5من القصبة الهوائية والاوردة6،7، قد استخدمت بنجاح في العيادة.
هندسة الأنسجة لإنتاج الطعوم شخصية يتطلب طعم من مانح متبوعاً ديسيلولاريزيشن وريسيلولاريزيشن. ديسيلولاريزيشن تكنولوجيا واعدة لإزالة الخلايا من الأنسجة والأعضاء9،،من810. يمكن إجراء ديسيلولاريزيشن بالطرق الفيزيائية والكيميائية والانزيميه المحددة11 أو بالجمع بينها. في الاستخدام الأمثل لهذه الأساليب، يمكن أن يكون ديسيلولاريزيد الأنسجة البروتينات الهيكلية والوظيفية المماثلة في مصفوفة خارج الخلية مماثلة لانسجة أصلية. هذه الأجهزة تملك القدرات الجوهرية لتعزيز مرفق والهجرة، وانتشار، وتمايز الخلايا الجذعية واردة.
ريسيلولاريزيشن عملية دينامية لبذر الخلايا إلى الفساد، ويمكن استخدام الخلايا الجذعية المتلقية لزرع السريرية. وتشمل الخلايا الجذعية المستخدمة حاليا لمثل هذه الأغراض نخاع العظام، والوسيطة وهيئة المقيمين3،،من56. وقد استخدمت الحيوان والدراسات الموجهة نحو البحوث الخلايا الجذعية من أصول الوسيطة التي تكون الجنين والمستحثه pluripotent12،،من1314. وتتطلب هذه العملية مفاعل حيوي (غرفة التي تحمل على المنوال ويوفر الشروط اللازمة مثل درجة الحرارة والغازات والحموضة والضغط)، خلايا وثقافة الإعلام. هو التحدي في ريسيلولاريزيشن للحصول على العدد المطلوب من الخلايا من نوع معين، واستراتيجية نثر البذور التي يمكن أن تصل إلى خلايا الأنسجة كاملة أو الجهاز. على الرغم من لا أنسجة كاملة أو الجهاز وقد ولدت هيكلياً ووظيفيا وتقييمها حتى الآن، عدة أوجه التقدم في هذا الميدان والنتائج الأولية تظهر إمكانية المستقبل15. المهمة الرئيسية لهذا السياق يكمن في البطانة لومينال الذي يتحكم بتسلل خلايا التحريضية إلى الأنسجة وطبقة العضلات الملساء الأوسط الذي يساعد في انقباض، وتوفر أيضا قوة إجراء ضغط الدم16. وقد أثبتت الدراسات أن endothelialization يحدث أثناء الضرر، من ملامسة أو من تعميم خلايا السلف غشائي (ابكس) في الدم17،،من1819. استراتيجيتنا ريسيلولاريزيشن الأوردة يعتمد على ابكس الحالية في تعميم الدم.
هندسة الأنسجة للاوردة والشرايين أجريت عدة مجموعات في أعقاب مختلف ديسيلولاريزيشن وريسيلولاريزيشن استراتيجيات20،21. كما يؤديها مجموعتنا ووضع استراتيجيات للاوردة الحرقفي والثديية6،7ديسيلولاريزيشن وريسيلولاريزيشن. وأجرى ديسيلولاريزيشن بالانفعالات الوريد في تريتون X-100، تراي-ن-بوتيل الفوسفات (تنبب)، وإنزيم ديوكسيريبونوكليسي (الدناز). وأجرى ريسيلولاريزيشن استخدام نخاع العظام تستمد العضلات بطانية والسلس خلايا6 أو الدم المحيطي7. ريسيلولاريزيد الأوردة أما بروتوكول تبشر السريرية في توفير إمدادات الدم الوظيفية في زرع للأطفال المرضى بانسداد الوريد البابي خارج الكبد6،7.
وقد وضعنا حاليا نسخة معدلة من نفس البروتوكول لأداء محسن وسهلة للتعامل مع ديسيلولاريزيشن، وريسيلولاريزيشن، ومفاعل حيوي عروق صغيرة القطر. بروتوكول ديسيلولاريزيشن الحالي يتطلب نضح المنظفات عن طريق الوريد باستخدام الضغط بدلاً من إثارة الشغب مع المنظفات. ويشمل البروتوكول ريسيلولاريزيشن خطوة إضافية من preconditioning لتحسين الالتصاق الخلية وإضافة عوامل النمو في تعميم للدم من أجل تحسين التصاق الخلايا والبقاء على قيد الحياة وانتشار. ونحن قد تحسنت أيضا تصميم مفاعل حيوي باستخدام المنتجات المتاحة تجارياً. في هذه الورقة، نقدم وصفاً مفصلاً للبروتوكول المعدل لأداء ديسيلولاريزيشن وريسيلولاريزيشن للاوردة الصافن البشرية.
هذه التقنية المقدمة هنا ديسيلولاريزيشن الأوردة الصافن هو طريقة سهلة وبسيطة وفعالة من حيث التكلفة التي يمكن أن تطبق أيضا على جميع شرايين قطرها صغير مثل الأوردة الحبل السري والثديية. الحلول ديسيلولاريزيشن وهذه التركيزات المستخدمة في هذا الأسلوب من أعمالنا السابقة نتائج6،7. على الرغم من أن نوصي 5 دورات ديسيلولاريزيشن، في بعض الأوردة كما لاحظنا ديسيلولاريزيشن كاملة في 3 دورات. ومع ذلك، تم الحصول على النتائج استنساخه باستخدام 5 دورات. تطبيق هذا البروتوكول، ونحن ديسيلولاريزيد الأوردة ذات أطوال مختلفة تصل إلى 30 سم بنجاح (غير منشورة النتيجة). رفع منفذاً لحل ديسيلولاريزيشن من 45 سم سيقوم بإنشاء ضغطه من 33 ملم زئبق داخل الوريد. في تجربتنا، فقد لاحظنا هذا كخطوة أساسية في ديسيلولاريزينج وفي السياق كله موحدا وتكاثر في 5 دورات. الضغط الذي تم اختياره هو 3 إضعاف الضغط الوريد الصافن العادية (5-10 ملم زئبقي) ولكن هو نفسه كما هو الحال في غير كفء الأوردة (الدوالي)23. وبالإضافة إلى ذلك، يمكننا التكهن أن هذا الضغط العالي سوف يخلق قوة كبيرة على جدران الوريد وقد، ولذلك، تساعد في إزالة خلية كفاءة وأسرع.
منذ تنبب المذيبات عضوية وغير قابلة للذوبان في الماء، إثارة مواد التنظيف حتى يصبح غائم الهامة؛ وبخلاف ذلك، سوف تطفو المنظفات. ولنفس السبب، إبقاء تنبب مختلطة في الحل، وضع أنبوب منفذ للمنظفات في الجزء العلوي من جرة زجاج مع مخرج الخرطوم. كفاءة إزالة تنبب من الوريد بعد يمكن رؤية استعماله في كل دورة بسبب غياب العائمة تنبب قطرات في الماء غسلها. وقد لاحظنا أيضا أن تخطي الخطوة الدناز أيضا إنتاج أنسجة ديسيلولاريزيد ولكن لوحظ في حالات قليلة، محتوى المرتفع نسبيا من الحمض النووي في الأنسجة ديسيلولاريزيد. كما ضغط عالية ومعدلات تدفق عالية ليست مطلوبة من أجل كفاءة الدناز النشاط، يمكن استخدام معدل التروية منخفضة (10 مل/دقيقة). تم استخدام مضخة تمعجية مختلفة كما يساعد صغر حجمها في سهولة التعامل من برنامج الإعداد. إذ لاحظنا أن الضرر من معظم الخلايا أثناء ديسيلولاريزيشن النتائج في دورة 2، فإننا نقترح تخطي الدناز المعاملة خلال دورات 1 و 3 (النتيجة غير منشورة). حتى ولو لم يتم القيام بالتوصيف والتحديد الكمي للمصفوفة خارج الخلية البروتينات في هذه المخطوطة، أظهرت تجربتنا السابقة مع مماثلة ديسيلولاريزيشن البروتوكولات الحفاظ على خصائص النشاط الحيوي، المصفوفة خارج الخلية بنية والبروتينات7. على الرغم من أن تنتج تجاربنا الكمي الأولية مع هذه الأوردة نتيجة مماثلة (غير منشورة)، ستعزز النتائج المنشورة بالفعل هذه الثقة.
ريسيلولاريزيشن استخدام الدم عملية سهلة ومريحة على خلايا نخاع العظام الموسع كما واحدة يمكن تجنب خلية التوسع في أوقات طويلة، والطفرات العفوية في توسيع نطاق الخلايا وغزو الجراحية وعدم الراحة للمريض. حيث أنه من المعروف أن endothelialization يحدث أيضا من تعميم ابكس، افترضنا أن التروية بالدم يليه نضح مع بطانية المتوسطة ستكون كافية ريسيلولاريزيشن. ويعتبر سلامة الأنسجة الوريد هندسيا باستخدام أسلوب مماثل من النتائج الناجحة لزرع الأعضاء عندما تم زرع اثنين من هذه الأوردة في الأطفال مع انسداد الوريد البابي خارج الكبد7. يمكننا التكهن بأن تسمح عوامل النمو في المصفوفة خارج الخلية ديسيلولاريزيد مرفق تعميم ابكس من الدم24. ريسيلولاريزيشن الأوردة بعد بروتوكول مماثل أظهرت الخلايا إيجابية مستقبلات VEGF-2 وكتلة من التمايز (CD) 14 في التجويف بينما CD45 إذ تعرب عن الخلايا شوهدت في الغلالة7. يمكننا أن نتصور أيضا أن لا يمكن ملاحظة طبقة غشائي مستمر في جميع الحالات لا سيما عند استخدام الدم من المرضى كبار السن ومريضة كما هو معروف أن هؤلاء الأفراد قد انخفضت الأرقام المتداولة السلف الخلايا25. بيد أننا تفترض أن التروية بالخاصة بالمستلم الدم قد تخفي العديد من مولدات المضادات التي يتم كشفها بسبب ديسيلولاريزيشن وقد وبالتالي تقليل احتمالات ردود الفعل الملتهبة المعاكسة عند زرعها بدلاً من زرع فقط ديسيلولاريزيد الأوعية الدموية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن إيداع التروية الدموية مستويات متزايدة من عوامل النمو في التجويف والغلالة التي قد توظف بدورها زيادة في إعداد تعميم السلف الخلايا الناتجة في عملية سريعة ريسيلولاريزيشن في فيفو.
مزايا تصميم مفاعل حيوي المستخدمة في هذه الدراسة هي التعقيم الكامل والجمعية سهلة، والفعالية من حيث التكلفة، وسهولة التعامل وإمكانية أقل من الضرر. في تجربتنا، استخدام التصميم الحالي، الأوردة كانت ريسيلولاريزيد يصل إلى 10 سم في الطول. حتى ولو أورده يصل إلى 25 سم في الطول أيضا يمكن أن ريسيلولاريزيد عن طريق الحفاظ على المنوال في شكل “U” بداخل مفاعل حيوي، وهذا ينبغي أن يتم التحقق من صحة. يظهر تصميم مفاعل حيوي أن اتجاه التدفق في هذا السياق ضد الجاذبية وهو مصمم على هذا النحو لأنها طبيعية اتجاه التدفق لهذه الأوردة في البشر. هو نضح ح 12 خطوة متوسطة غشائي مسبق على المنوال وزيادة التقارب للحجز على ابكس واردة. إضافة الهيبارين إضافي ونضح ح 1 سوف يخفض خطر تشكيل جلطات الدم في الأنابيب أثناء التروية الدموية.
حجم الدم المطلوب فيعتمد على طول الوريد. ونحن نتابع لحجم الدم والمبدأ الأساسي أن على المنوال ينبغي أن تكون غارقة في الدم. أثناء التعامل مع الدم كميات أكبر من 45 مل، خلط أحياناً قد تكون مطلوبة لمنع تراكم الخلية في الجزء السفلي من مفاعل حيوي. وأضاف لدينا الحل لستين الدم نظراً لأنه يحتوي على كمية عالية من البروتينات والمكونات المطلوبة للحفاظ على أنسجة صحية خلال جهاز زرع26،27. إضافة VEGF وب-صندوق الأجيال القادمة مفيد كما هي عوامل نمو الأوعية القوية28 ووجودهم الحث على الهجرة، والانتشار، والتفريق بين ابكس29،،من3031،32 . يستند مقدار VEGF وأضاف لدينا نتائج غير منشورة السابق كان ينظر فيها إلى انتشار ابكس في 80 نانوغرام/مليلتر. بالإضافة للاسبرين يحول دون تنشيط الصفائح الدموية33 مما يقلل من فرص تمسكهم بطبقة بطانية. الرصد المستمر وإضافة السكر أيضا سيكون مفيداً لتكاثر الخلايا ومنع انحلال الدم خلايا الدم الحمراء.
منذ عينة دم بسيطة فقط مطلوب من المتلقي، فإنه يمكن اعتبار إجراء سهلة والممكنة التي تتطلب خبرة تقنية أقل. حتى ولو، يأخذ الإجراء بأكمله المعروضة هنا من البداية إلى النهاية 20 يوما، تخزين الأوردة ديسيلولاريزيد سوف يقصر المنتج على الرف الإجراء لمدة 8 أيام للمرضى. على الرغم من أن تقنيا تخزين عروق ديسيلولاريزيد لا ينبغي أن تؤثر كفاءة ريسيلولاريزيشن، فإنه يجب تقييم. يمكن استخدام الأوردة هندسة الأنسجة التي تم إنشاؤها باتباع هذا الإجراء في العيادة لجراحات الالتفافية، الاستعاضة عن إعاقة الأوردة، عدم كفاية الوريدية مما يؤدي إلى توسع الأوردة دون الحاجة لقمع المناعة ومما يوفر نوعية أفضل من الحياة بالنسبة للمريض.
The authors have nothing to disclose.
نود أن نشكر البروفسور أندرس جيبسون للمساعدة في توفير الأوعية المستخدمة في التجارب. وتم تمويل هذه الدراسة من منحة ألف لوا إلى سة.
4-Port Cap | CPLabSafety | WF-GL45-4Kit | |
Acetyl salicylic acid | Sigma Aldrich | A5376 | |
Anti-Anti | Life Technologies | 15240-062 | |
B-FGF | Lonza | cc-4113B | |
Blood Glucose monitoring system – Free style Lite | Abbott | 70808-70 | |
D-Glucose | Sigma Aldrich | G8769 | |
DNase-I | Worthington | LS0020007 | |
Dulbecco's PBS with CaCl2 and MgCl2 | Sigma Aldrich | D8662 | |
EDTA disodium salt dihydrate | AlfaAesar | A15161.OB | |
EGM-2 Growth Factors Kit | Lonza | CC-4176 | |
EG-VEGF | Peprotech | 100-44 | |
Glass bottle 250ml | VWR | 2151593 | Any bottle with GL45 cap can be used |
Glass bottle 1L | VWR | 2151595 | Any bottle with GL45 cap can be used |
Glass jar 500ml with bottom hose outlet | Kimble Chase Life Science | 14607 | |
Heparin | Leo | 387107 | |
Heparin Coated Vacutainer Tubes | Becton Dickinson | 368480 | |
Human AB Serum | Sigma Aldrich | H3667 | |
L-Glutamine | Life Technologies | 25030-024 | |
Luer Female with 1/8" ID Barb | Oina | LF-2PP-QC | For 3X5mm silicon tube |
Luer Female with 3/32" ID Barb | Oina | LF-1.5PP-QC | For 2X4mm silicon tube |
Luer Male with 3/32" ID Barb | Oina | LM-1.5PP-QC | For 2X4mm silicon tube |
Luer Male with 1/8" ID Barb | Oina | LM-2PP-QC | For 3X5mm silicon tube |
Luer Male with 5/32" ID Barb | Cole Parmer | EW-45518-06 | For 5X8mm silicon tube |
MCDB 131 | Life Technologies | 10372-019 | |
Per acetic acid | Sigma Aldrich | 433241 | |
Peristaltic pump I | Masterflex | 7524-45 | For Decellularization setup 1 and 2. The cassette used is 7519-75 |
Peristaltic pump II | Ismatec | ISM941 | For Decellularization setup 3 and Recellularization bioreactor. |
Potassium chloride | Sigma Aldrich | P5405 | |
Potassium hydrogen phosphate | Sigma Aldrich | P9791 | |
Reducing Connector 1.5mmX2.5mm | Biotech | ISM569A | |
Shaker | Ika | KS4000 i control | |
Sodium Azide | Sigma Aldrich | 71290 | |
Sodium chloride | Sigma Aldrich | 13423 | |
Sodium hydrogen phosphate | Merck | 71640-M | |
Steen solution | Xvivo | 19004 | |
Suture | Agnthos | 14817 | |
Tri-n-butyl Phosphate | AlfaAesar | A16084.AU | |
Triton-X-100 | AlfaAesar | A16046.OF | |
Tube 60ml with flat base | Sarstedt | 60596 | |
Tube A | VWR | 2280706 | Cut 3 pieces, each of 25 cm length for decellularization perfusion steup 1 and 2 |
Tube B | VWR | 2280706 | Cut 1 piece of 35 cm length for decellularization perfusion steup |
Tube C | VWR | 2280706 | Cut 5 pieces, each of 75 cm length for decellularization perfusion steups 1-3 |
Tube D | VWR | 2280706 | Cut 1 piece of 90 cm length for decellularization perfusion steup 2 |
Tube E | VWR | 2280706 | Cut 1 piece of 20 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube F | VWR | 2280713 | Cut 2 pieces, each of 15 cm length for decellularization perfusion steup 1 and 2 |
Tube G | VWR | 2280713 | Cut 2 pieces, each of 15 cm length for decellularization perfusion steup 1 and 2 |
Tube H | VWR | 2280703 | Cut 1 piece of 15 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube I | VWR | 2280703 | Cut 1 piece of 20 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube J | VWR | 2280703 | Cut 1 piece of 25 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube K | VWR | 2280703 | Cut 2 pieces, each of 35 cm length for recellularization perfusion steup |