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Innovativer Ansatz von Organ Level Tissue Engineering durch autologe decellularisierte Mikrozirkulatorische Konstrukte als Vaskularisierte Bioscaffolds
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Autoren
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Lars Hinrich Evers
- Taoyuan, Taiwan; Stanford University, Division of Plastic Surgery, Stanford, USA
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Wei Liu
- Stanford University, Division of Plastic Surgery, Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika
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Pelu Tran
- Stanford University, Division of Plastic Surgery, Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika
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David Simons
- Stanford University, Division of Plastic Surgery, Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika
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Jayakumar Rajadas
- Stanford University, Division of Plastic Surgery, Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika
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Michael Longaker
- Stanford University\nStanford University, Division of Plastic Surgery\nInstitute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika
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Geoffrey Gurtner
- Stanford University, Division of Plastic Surgery, Stanford, Vereinigte Staaten von Amerika
| Veröffentlicht: | 3. September 2014 |
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Gliederung
Text
Einleitung: Wissenschaftliche Fortschritte im Bereich Tissue Engineering werden hauptsächlich durch die fehlende Fähigkeit künstlicher Scaffolds, eigene komplexe microvaskuläre Strukturen zu bilden, limitiert. Jedoch existieren diese funktionellen microvaskulären Strukturen bereits umfangreich im Körper und sind uns als freie Lappenplastiken tagtäglich in der Plastisch-Rekonstruktiven Chirurgie vertraut. In der vorliegenden Studie verwenden wir Explantierbare Microvascular Beds (EMBs) als Scaffolds für das Progenitor cell seeding als innovativer Ansatz für Organ Level Tissue Engineering.
Methodik: Es wurden Superficial Inferior Epigastric Artery Flaps (SIEA) bei Sprague-Dawley Ratten (n=20) mikrochirurgisch dissektiert und anschließend die Perfusion durch einen Bioreaktor aufrechterhalten. Nach einer umfangreichen Decellularisation wurden die EMBs mit Luciferase positiven Adipose-derived Stem Cells (ASCs) besiedelt. Nach 24h wurden die ASC besiedelten-EMBs microchirurgisch re-anastomosiert in die Femoralgefäße der Ratte. Die vaskuläre Integrität wurde durch den Einsatz eines Spektral-Elektronen-Mikroskops und immunohistochemischen Stainings für Matrix-spezifische Komponente bestätigt. Die Zellviabilität und Integration wurde durch Biolumineszenz Bildgebungstechniken und der Immunlabeling-Methodik nachverfolgt.
Resultate: Die SIEA/EMB Adipose Tissue Flaps wurden effektiv decellularisiert und am Bioreaktor für 24h perfundiert. Die Analyse der Spektral-Elektronen-Mikroskopie und des immunohistochemischen Stainings für Kollagen IV und Laminin bestätigten die vaskuläre Integrität. Die erfolgreiche Zellbesiedelung der ASCs auf die Explantierbaren Microvascular Beds (EMBs) wurde durch verschiedene Perfusion Protokolle erzielt. Die auf den EMBs besiedelten Stammzellen demonstrierten eine exzellente Viabilität und Engraftment in vitro. Die transplantierten EMB/ASC Konstrukte waren vital erhalten in vivo basierend auf Biolumineszenz-Imaging, Histologie und Immunhistochemie.
Schlussfolgerung: Autologe explantierbare Microvascular Beds sind ideale Bioscaffolds, welche effektiv decellularisiert und mit ASCs besiedelt werden können. Die Reintegration der besiedelten EMBs mit Viabilität ist möglich. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass Progenitor cell-seeded vaskularisierte Scaffolds ein vielverspechender und innovativer Ansatz ist, um komplexe Organ-Level Strukturen zu konstruieren.
