שיטות של התחדשות הלב

מחלת לב Valve: The Urgent Need for Regenerative Solutions

מחלת שסתום הלב מייצגת נטל בריאות גלובלי משמעותי, המשפיע על 13% מהאוכלוסייה מעל גיל 75. Valvular לא מתפקד, בדרך כלל משפיע על השסתמיות האאורטיות והממרכזיות, מאלץ את הלב לעבוד קשה יותר, המוביל לכשל לב, אנתרמיות תאיות, ומוות מוקדם אם לא מטופלת, בעוד שסתום ניתוחי חשמל מכניים או ביופרוטמיים – היו תקופות חיים בעייתיות של שנים של חוסר רגישות נפשית.

הבנה של דיליזציה: ECM כדג'וולד

Decellization הוא טכניקה הנדסית רקמות שמסיר באופן שיטתי את כל הרכיבים התאיים (תאים, Nuclei, DNA וחומרים אימונוגניים אחרים) מרקמות התורם או איבר תוך שמירה על הממטריקס חוץ סלולרי (ECM) ECM הוא רשת מורכבת, תלת-ממדית של חלבונים (collagen, elastin, fibronectin), גליגליצ'ינו סינתטי (G), ו-Prophicial מכיל כמה תאים מכניים עמידים.

מדוע CM Preservation הוא קריטי

ההצלחה של decellization hing לא רק הסרת תאים אלא על שמירה על המבנה ECM הילידים ואת הביואקטיביות.הרשת קולגן מעניקה כוח רב-ile; elastin מספק reoil; proteoglycans זרע גורמי צמיחה וסדיר את הhydrosa.אם ה- ECM הוא פגוע או מותקף במהלך עיבוד, השפע מאבד את יכולת מכני שלה ואת היכולת שלה להנחות דבק תאים, כגון CMi פגיעה פיזית, ולכן, ולכן, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק

טכניקת Decellization: A מקיפה

אין פרוטוקול חד-תאמת יחיד הוא אופטימלי באופן אוניברסלי; בחירת השיטה תלויה בסוג הרקמות, עובי, התאיות, ואת שימור ECM הרצוי. עבור שסתום לב, שילוב של שלבים פיזיים, כימיים, ואנזימים משמש בדרך כלל.

שיטות פיזיות

טיפולים פיזיים נועדו בעיקר לבודד תאים ולאפשר הסרת פסולת לאחר מכן.טכניקות נפוצות כוללות:

• (FLT:0) Freeze-thaw רכיבה: FLT:1 חזור על הקפאת מהירה ו קרעי תאיים על ידי היווצרות גבישי קרח. שיטה זו היא עדינה על ECM אבל עשוי לעזוב פסולת תוך-תאי, מחליש טיפולים מעקב.
• (FLT:0) ריגוש מכני: FLT:1ure Stirring, רוטט, או ניתוח בפתרון decellization משפר חדירה של reagents והסרת חומר סלולרי מרוסן.
• (FLT:0) לחץ הינדרוסטטי או CO2:03:FLT:1 מתפתח גישות פיזיות כגון פחמן דו-חמצני קריטי (ScCO2) עיבוד יכול לשבש מבנים סלולריים תוך שמירה על ארכיטקטורת ECM טוב יותר מאשר הרתעה. scCO2 נחקר יותר ויותר עבור decellrated עליות לב ורקמות דקות אחרות.

שיטות כימיות

סוכנים כימיים הם מעשי העבודה של decellization, solubilizing רכיבים סלולריים באמצעות הפרעה של membranes, אינטראקציות חלבון DNA, ואיגרות חוב מולקולריות.

• (בדוגמא, נתרן דווטרי sulfate - SDS): FLT:1 יעיל מאוד להסרת חלבונים סלולריים וחומצות גרעין, אבל SDS יכול denature ECM חלבונים ו degrade GAGs. Concentration ו-Time חייב להיות מותאם בקפידה.
• (FLT:0) משככי ההרתעה הלא-יון (למשל, Triton X-100): ibph 1 Milder מאשר SDS, אינטראקציות ליטליד-ליידיד ו- lipid-חלבון תוך שמירה חלקית על רכיבי ECM.
• (ב) CHAPS: ⁇ 1) שילוב תכונות של חומרי ניקוי והרתעה לא-יון, המציע איזון בין יעילות לשימור ECM, אם כי הם פחות נפוץ עבור שסתום לב.
• (FLT:0) טיפולים בסיסיים: FLT:1 חומצה Peracetic ו dilute NaOH יכול לחטא ולהסיר חומר סלולרי חיוור, אבל pH קשה יכול hydrolyze קולגן אם לא נכון.

שיטות נזימטיות

Enzymes לעכל באופן סלקטיבי רכיבים סלולריים ספציפיים:

• (FLT:0)Trypsinmia: 1FLT:1 A Protease כי cleaves תאים דבק תאים, detaching תאים מן ECM. חשיפה ממושכת יכול לקלקל חלבונים ECM, כך תזמון זהיר הוא חיוני.
• <חזק>Nucleases (DNase, RNase): Digest DNA ו-RNA לתוך שברים קטנים, המאפשר הסרתם מן השפע.אנזימים אלה משמשים נרחב בשילוב עם שיטות אחרות כדי להשיג רמות בטוחות של DNA שאריות (בדרך כלל < 50 ng / משקל יבש).
• (FLT:0)Lipases ואנזימים עיכול אחרים:BuildFLT:1 לפעמים מועסק להסיר רכיבי הסלולר העשירים של ליפאד, אך היישום שלהם בהתאמת לב מוגבל.

פרוטוקולים משולבים ואופטימיזציה

פרוטוקולי הדה-תאם המוצלחים ביותר עבור שסתום לב מעסיקים רצף צעד-wise: הפרעה פיזית (חינם-התאו או ריגוש מכני), ואחריו טיפול כימי (למשל 0.1%–1%-1% SDS במשך 24-72 שעות עם ריגוש), עיכול נזימטי (סמפוס או nucleases), ושטף נרחב כדי להסיר סוכנים מיושנים (ריכוז, טמפרטורה, משך, זרימת שתן), בתנאי הליקויים יעילים יותר, כלומר, כלומר, או ⁇ ) עד לרקמות הגוף, או ⁇ (אונדפסים, ⁇ ⁇ , או ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מקור: Heart Valve Regeneration: From Scaffold to Living Valve

צינור שסתום הלב מחדש כרוך במספר שלבים מקושרים, כל אחד מהם מציב אתגרים ביולוגיים והנדסתיים נפרדים.

Donor Valve Procurement and Processing

שסתום דון בדרך כלל מקצרים מלבבות נפוחים (בשל דמיון אנטומי לשסתום אנושי) או מגופות אנושיות בהקשר של הומוגרפטים. לאחר פירוק זהיר וטריוט, השסתמים כפופים לדהור. עבור כלוטים אנושיים, decellization הוא אטרקטיבי במיוחד משום שהוא יכול להפחית את האימונוגניות ולהפיק פוטנציאל ממוצר ללא מגבלות תורמות.

Recellization: לראות את הסקאפרד עם תאים

לאחר הדה-תאיזציה, יש למפות את ה- ECM עם תאים קיימא כדי לתפקד כרקמה חיה.

• (FLT:0) תאי גזע מינכימאל (MSCsssteauFLT) 1 דרבירד מח העצם, רקמת אדניאק, או חוט אטומי, MSCs יכול להבדיל לתוך תאים valvular interstitial (VICs) לייצר ECM.הם גם סודיות גורמים immunoemodatory שעשוי לשפר קבלה.
• (FLT:0) ,Induced pluripotent תאי גזע (iPSCs): FLT:1 iPSC ספציפי לחולה ניתן לכוון לעבר VIC ו קוותלים תא קצה, המציע את הפוטנציאל עבור שסתום מותאמים באמת.עם זאת, חששות בטיחות על גידוליגניות ועלות להישאר.
• (ב) תאים פרוגניטור (EPCs): 1FLT 1 Isolated דם היקפי או דם טבורי, EPCs משמשים כדי ליישר את פני השטח השסתום, ויצרו אנדוגניום לא-תרוטמי.
• תאים בין-לאומיים (VICs): 1FLT:1 VICs, בעוד אידיאלי, קשה להשיג במספרים מספיק מבלי לגרום לתחלואה באתר התורם.

טכניקות קידוד נע בין טפטוף סטטי על על על עלונים שסתום שיטות דינמיות באמצעות flasks ספיננר, רוטט bioreactors, ומערכות היתוך כי לחקות זרימה פיזיולוגית.עבור שסתום לב decellized, perfusionctors כי לשחזר השעיה תא תחת זרימת ריאות הוכח כדי לשפר את ההפצה התאית ואת יכולת לאורך כל עלון וקיר קוקולולי של תאים פנימיים נחשב לתוך משטחים חיוני על פני השטח השבר חיוני לתוך ארכיטקטורמיים חיוני נחשב לתוך ארכיטקטורת הרחם חיוני לתוך ארכיטקטורת הפנים.

Bioreactor Maturation

לאחר ההתבוננות, המבנה הוא בדרך כלל בוגר ביולוגי המספק מיזוג מכני פיזיולוגי - לחץ, זרימה, ו גמיש - במשך ימים עד שבועות. זה גירוי מכני מדריכי תא היישור, ECM deposition, ו רקמות reמודלing, בסופו של דבר להקנות כוח פונקציונלי ועמידות.פיתוח של ידידותי למשתמש, טוב-מניטור-מעשי-מעשי (GMP) ביולוגיהצייתנות עקבית הוא חיוני לתרגום קליני חיוני.

יתרונות הלב המתוקן Valves Over Conventionalחליף

הגישה ההתחדשותית מציעה מספר יתרונות טרנספורמטיביים:

• (FLT:0) ביו-אופטימיות וזכות החיסון: ההרחבה 1 (Removal of xeno-או Allogeneic Antigens) מפחיתה באופן דרסטי את הסיכון לדחייה חיסונית ודלקת, תוך שמירה על הצורך בדיכוי אימונומי.
• (FLT:0)פונטני לצמיחה ולדוגמת מחדש: אנדרל 1 (A decellized scaffolded with Hostתאים יכולים לגדול, לתקן ולהתאים לשינוי המודינמיקה - יתרון קריטי לילדים עם מחלת לב מולד אשר החוצה שסתום קבוע-דממד בתוך כמה שנים. מחקרים קליניים מוקדמים הראו צמיחה כה דרמטית בשסתום ריאות.
• (FLT:0) עמידות מתמשכת:FLT:1 על ידי החלפת תאים degenerate עם תאים יעילים, ממטריקס-ייצור, השסתום יכול לעבור שיפוץ מתמשך, פוטנציאל בלתי-מחדש של גלוטארליידד-מותקן של שסתום ביופרוטיזציה, אשר מסתכם בשל רקמות לא-יכולות, מחוספות לאורך זמן מחקרים בבעלי חיים הראו תכונות מכניות במשך שנה.
• (FLT:0) לחנך את הירוגניות: ראטאל 1 (שכבה חיה של אנדופילית מייצרת גורמים אנטיקוגרנט (למשל, thrombomodulin, Prostacyclin), הפחתת הצורך באנטיקוגניציה כרונית.זה חשוב במיוחד עבור מקבלי שסתום מכניים שעומדים בפני סיכונים מדממים.

אתגרים בדרך לקליניקה

למרות התקדמות משמעותית, כמה מכשולים נותרו לפני שסתום לב מסולם הופכים לסטנדרט של טיפול.

נזקי דיליזציה ו- ECM

מציאת "המקום המתוק" שבו הסרת התא היא יסודית עדיין ⁇ ECM נשאר גבוה מאוד.אגרסיבי מדי טיפול רצועות GAG חיוני לשבש קישורים מקולקלים קולגן, המוביל לכישלון מבני מוקדם על ההשתלה.converse, decellization שלם משאיר חומר אימונוגני שיכול לגרום דלקת כרונית, כישר, שכפול, ו ftsis איכות סטנדרטית בקרת חומרים - כגון DNA, זיהוי מכני, עדיין CMto ⁇ CM שלו, עדיין ⁇ ⁇ ⁇ CM כדי להיות ⁇ ⁇ ⁇ מכנית ⁇ CM ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ CM ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כפלה (ב[[1924]] ו[[1924]]

אפילו עם ביולוגיים מתוחכמת, השגת כיסוי סלולרי אחיד לאורך עלון עבה או קיר conduit מאתגר.תאים ליד פני השטח עלולים לשגשג בעוד אזורים פנימיים נשארים תא, המוביל ל- delamination או thrombosis. יתר על כן, בין אם מבנים מחדש תאיים יהיו פופולריים במיוחד חולים מחסנים:0in vivoFLT:1 על ידי הנמעןs להפיץ תאים הם עדיין מותאמים אישית, אבל יש ירידה מסוימת קיבולת קלינית.

Thrombogenicity ו- Immunogenicity

אם רירית endothelial אינה שלמה, ECM הנחשק יכול לגרום לדבקות צלחת ו היווצרות thrombus.בנוסף, α-gal אפיטופים (ב xenogeneic porcine שסתום) יכול לגרום לדחייה היפר-אצית בבני אדם אלא אם כן הוסר או מסיכה. Newer de Cellization פרוטוקולים לשלב טיפול α-galactosidase לכתובת זו.

סיקור וייצור הארדלס

שסתום Decellized נחשבים מוצרים שילוב (סמים-device-biologic) על ידי הרגולטורים כגון ה- FDA, הדורש בדיקות קליניות נרחבות לבטיחות, יעילות, ושפע רב עד-לוט. Scaling הייצור תוך שמירה על איכות הוא תובעני, במיוחד בהתחשב בגמישות הטבוע של רקמות ביולוגיות.מסחר נשאר מוגבל לכמה מרכזים, עם מוצרים כמו CryoLifeGergation דורש תוספת אימות אוטומטי.

כיוונים עתידיים: הדור הבא של Decellization

חידושים מתעוררים נועדו להתגבר על המגבלות הנוכחיות ולהאיץ את האימוץ הקליני.

עיבוד ביולוגי מתקדם: CO2 קריטי ולא-Denaturing Detergents

דו תחמוצת הפחמן העל-קריירה (ScCO2) decellization הוא צובר מתח כי זה נמנע מרתיעים קשים ויכול להיות titrated כדי להסיר שומנים ו debris סלולרי תוך שמירה על הביואקטיביות הילידים של ECM ונכסים מכניים. בשילוב עם פתורים קלים, סקו2 נבדק כעת עבור שסתום לב שלם.

3D Bioprinting ואלקטרוספנינג של Decellized ECM

במקום להסתמך לחלוטין על רקמת התורם, החוקרים יוצרים פיגומים היברידיים על ידי אלקטרוסנובנינג או הדפסה תלת-ממדית decellized ECM bioinks שמקורם בשסתום לב ילידי.זה מאפשר לגממות ספציפיות לחולה (למשל, עבור פגמים מולדים מורכבים) ובסופו של דבר לחסל את הצורך עבור קצירת התורם לחלוטין.

צלולי-חלי, "Recruiting" Scaffolds

מושג חדש כולל השתלת שסתום decellized ללא FLT:0ex vivoFeloph תאים לראותding תאים 1 תאים, להסתמך על הגוף של המארח כדי להגר או תאים פרוגנריים לתוך השפע. גישה זו, לפעמים נקרא "בהנדסת רקמות השבו", נבדק במודלים בעלי חיים עם תוצאות מבטיחות כאשר הגרף הוא ביומטי וכולל אותות attModertant כמו SDFgt-1 DFGFGFGTα.

ניסויים קליניים וראיות אמיתיות בעולם

ניסויים קליניים רבים נמצאים בעיצומו או דיווחו על תוצאות לטווח בינוני עבור שסתום ריאות decellized conduits בנוהל רוס ועבור החלפת שסתום aortic. הניסוי ARISE האירופי וכמה מחקרים הרישום הוכיחו בטיחות מקובלת ו hemodynamics נוחים, אם כי מעקב ארוך טווח מעבר 10 שנים הוא הכרחי. עבור עמדות aortic ו mitral, אתגרים עם לחצים גבוהים יותר וגיאומטריה מורכבת יותר.

למד עוד על מחקרים קליניים מתמשכים של FLT:0 (ClinicalTrials.govFelo) וסקירות אחרונות ב-FLT:2PubMedFLT 3: 3.

מסקנה: החלפת חיים ב-Horizon

טכניקות דיליזציה מייצגות שינוי פרדיגמה במחלופה, שתלים אינרטיים לחיים, רקמות הסתגלותיות. על ידי רתום ארכיטקטורת ECM של הגוף עצמו וקידוד זה כדי להיות מאוכלס עם התאים של המטופל, שיטות אלה להחזיק את המפתח להתגבר על פתרונות עמידות, צמיחה, ומגבלות נוגדות של פרוזציות עכשוויות.

(ב) [ה]] לסקירה מקיפה של הביוכימיה של המריצה השוטפת, ראו את ה-FLT:1NCBI BookshlfcioFLT:2 [לקבלת נקודות מבט על האתגרים ההנדסיים, מתייחס למאמר מן כתב העת טבע FLT 3:FLT: 4FLT:5FLT:5FLT:5]