Les techniciens biomédicaux élèvent les structures vivantes de trachée des modules auto-montés

Les techniciens biomédicaux à l'université occidentale de réserve de cas élèvent des tracheas en cajolant des cellules pour façonner trois types distincts de tissu après les avoir assemblés en une structure de tube ; sans compter sur des stratégies d'échafaudage actuel vérifié par d'autres groupes.

Les essais couronnés de succès et davantage de recherche et développement pourraient un jour permettre à des chirurgiens l'option de remplacer la trachée entièrement endommagée ou défectueuse par a - la trachée fonctionnelle de naturel-tissu dans les deux adultes et enfants, a indiqué Eben Alsberg, professeur en génie biomédical et chirurgie orthopédique et directeur de la cellule souche d'Alsberg et du laboratoire nouveau conçu (ASCENT) de thérapeutique à l'université occidentale de réserve de cas.

« La seule approche que nous adoptons à ce problème de la perte ou dommage de trachée forme des modules de tissu utilisant les cellules d'un patient et les rassemblant comme le jouet Legos d'enfance dans un tissu plus complexe, » a dit Alsberg, qui aboutit la recherche.

Cette opération vers les structures vivantes de trachée de construction des modules auto-montés est expliquée en détail dans la question la plus récente de la Science avancée.

Les co-auteurs incluent : Marsha Rolle, un professeur agrégé de génie biomédical d'institut polytechnique de Worcester à Worcester, le Massachusetts ; Hannah Strobel, un étudiant de troisième cycle de WPI ; Coton de Calvin, un professeur de la pédiatrie et la physiologie et la biophysique à la réserve occidentale de cas ; et neuf chercheurs du laboratoire d'Alsberg, y compris Co-première Anna Dikina auteurs et Daniel alt.

La recherche a été supportée par une concession $1,9 millions des instituts nationaux de l'institut national de santé de la représentation biomédicale et de la bio-ingénierie.

Le problème

La trachée, couramment appelée la trachée, est la voie aérienne entre le larynx et les poumons. Les patients peuvent avoir besoin d'une trachée reconstruite à cause de la résection de tumeur ou des blessures qui ont la sténose trachéale, un rétrécissement ou en resserrant de la trachée, qui empêche la respiration.

Les dégâts à ou la perte de tissu de trachée peuvent être potentiellement mortels ou mener à une qualité de vie sensiblement réduite, Alsberg a dit.

Les médecins ont limité des solutions pour des patients avec des tracheas endommagés. Si une partie de la trachée est endommagée, par exemple, ils peuvent seulement chirurgicalement joindre les extrémités si moins que la moitié de la trachée est endommagé dans les adultes ou moins de 30 pour cent chez les enfants.

D'autres procédures, telles qu'implanter une armature intra-artérielle ou libérer simplement loin le tissu masquant la voie aérienne, offrent seulement le relief à court terme pendant que le tube réparé tend à se fermer hors circuit de nouveau après environ une année.

Des approches récentes de tissu-bureau d'études utilisant les matériaux synthétiques ou naturels comme échafaudage pour des cellules ont été rencontrées des défis.

Les difficultés ont compris injecter uniformément des cellules sur l'échafaudage, recréant les différents types multiples de tissu trouvés dans la trachée indigène, réglant le régime de dégradation d'échafaudage pour égaler le régime de la formation neuve de tissu, et recréant les contacts importants entre les cellules à cause de l'échafaudage intervenant.

Amélioration sur des traitements actuels

La stratégie de bureau d'études de trachée maintenant étant poursuivie à la réserve occidentale de cas, cependant, n'aurait pas problèmes parce qu'elle ne se fonde pas sur une structure indépendante d'échafaudage, Alsberg a dit.

Selon la recherche d'Alsberg, un remontage neuf de trachée doit faire trois choses critiques pour fonctionner correctement :

(1) mettent à jour la rigidité pour éviter l'effondrement de voie aérienne quand le patient respire ;

(2) contiennent l'épithélium respiratoire immunoprotective, le tissu rayant les voies respiratoires, qui humidifient et protègent la voie aérienne et les fonctionnements comme barrage aux agents pathogènes potentiels et aux particules étrangères ;

(3) et intègrent avec le réseau vasculaire d'hôte, ou le système des vaisseaux sanguins, pour supporter la viabilité d'épithélium.

Les sonneries de auto-montage développées par les laboratoires d'Alsberg et de Rolle répondent à chacun des trois de besoins parce qu'elles peuvent fusionner pour former des tubes de cartilage et de types « prevascular » de tissu. Prevascular se réfère à des tissus potentiellement disponibles pour participer à la formation des vaisseaux sanguins, cependant pas encore fonctionnelle de cette façon.

Les sonneries de cartilage sont constituées en totalisant des cellules de moelle-dériver-cheminée dans les puits de forme annulaire. Des microsphères de polymère contenant une protéine qui incite les cellules souche à devenir des « chondrocytes, » ou les cellules qui forment le cartilage, sont également comportées aux ensembles de cellules.

Les sonneries prevascular sont composées des deux ces cellules souche et cellules endothéliales moelle-dérivées, la couche mince de cellules qui rayent l'intérieur des vaisseaux sanguins.

Les chercheurs enduisent alors les tubes des cellules épithéliales pour former les éléments de multi-tissu qui répondent à toutes ces conditions : le cartilage fournit la rigidité, l'épithélium sert le rôle de l'immunoprotection et le réseau vasculaire permettrait éventuel au flux sanguin d'alimenter et intégrer le tissu neuf de trachée.

Suivre cette méthode, Alsberg, Rolle et leur équipe ont pu concevoir « néo--tracheas » hautement élastique des tailles variées, y compris des tissus assimilés à la trachée humaine. Quand ces tracheas ont été implantés sous la peau chez les souris, il y avait de preuve que les structures prevascular pourraient se joindre à l'apport vasculaire d'hôte.

« L'espoir est qu'un chirurgien pourrait implanter le tube de tissu dans le fuselage et il se développera et comportera au tissu existant, » Alsberg a dit. « Nous sommes excités au sujet de cette approche, car elle peut avoir des possibilités d'application grandes au bureau d'études ascendant de beaucoup de d'autres tissus et organes complexes. »

Source : http://case.edu/