Grefele vascularizate ar putea îmbunătăți intervențiile chirurgicale la vezica urinară pentru copii
Pot creșterea vaselor de sânge în interiorul unei grefe create în laborator să îmbunătățească reconstrucția vezicii urinare pentru copii?
De mai bine de două decenii, chirurgul pediatric urolog Eric Kurzrock de la UC Davis dezvoltă și testează grefe pentru a evita complicațiile care apar după enterocistoplastia standard, o intervenție chirurgicală pentru augmentarea vezicii urinare.
Acum, un grant de 4 milioane de dolari de la Institutele Naționale de Sănătate (NIH) va ajuta echipa de cercetare de la UC Davis să testeze o grefă bioinginerată infuzată cu liganzi (molecule) pentru a trata vezicile neuropatice ale copiilor cu spina bifida sau leziuni ale măduvei spinării.
O vezică neuropatică, cunoscută și sub denumirea de vezică neurogenă, este cauzată de transmiterea defectuoasă a semnalelor nervoase între sistemul nervos și vezică. Această afecțiune conduce la probleme de control al vezicii urinare și boli renale.
„Vezica este atât de unică deoarece este liberă, fără o matrice de susținere a celulelor în jurul ei. A fost istoric o provocare pentru regenerare și augmentare”, a explicat Kurzrock. El este șeful secției de chirurgie pediatrică urologică și profesor de urologie și pediatrie la UC Davis Children’s Hospital. „Pacienții cu spina bifida sau leziuni ale măduvei spinării pot dezvolta o vezică neurogenă, ceea ce duce la probleme cu urinarea și funcția renală. Aceștia pot necesita augmentarea vezicii urinare pentru a-și mări vezica.”
Grantul va reuni expertiza clinică și bioinginerie pentru a dezvolta și testa o tehnică inovatoare de creare a grefelor vascularizate.
În cadrul enterocistoplastiei, chirurgul folosește părți din intestine sau stomac ca grefă pentru a mări vezica. Intervenția necesită o operație abdominală extinsă și poate avea numeroase complicații pe termen scurt și lung.
Kurzrock a constatat că substitutul ideal pentru grefa tradițională a vezicii este țesutul bioinginerat. El a dezvoltat o metodă inovatoare pentru a rezolva o problemă comună în implanturile de grefe: provocarea contracției țesutului cauzată de aprovizionarea insuficientă cu sânge. El a conceput o nouă procedură pentru a crea țesuturi de grefă cu vase de sânge funcționale – o condiție necesară pentru supraviețuirea grefei.
În 2022, Kurzrock a publicat un studiu despre grefele vascularizate pentru augmentarea vezicii urinare la șoareci și porci. Studiul său a arătat că vasele de sânge ale vezicii se vor conecta (inoscula) cu vasele de sânge ale grefei în termen de câteva zile după transplantare. Aceste conexiuni au facilitat fluxul de sânge către întreaga grefă.
Kurzrock colaborează cu bioinginerul UC Davis Aijun Wang, expert în proiectarea și testarea structurilor de susținere numite schelete. Wang a dezvoltat un schelet din biomaterial inginerat, modificat cu un ligand (moleculă specială cunoscută sub denumirea de LXW7) care interacționează specific cu celulele endoteliale care ajută la vascularizare. Ligandul, dezvoltat la UC Davis, ajută la atașarea, migrarea și supraviețuirea celulelor, promovând formarea de noi vase de sânge și reducând complicațiile grefei.
„Când aceste molecule sunt adăugate la schelete, ele oferă un loc de prindere pentru celulele endoteliale să se lege. Acest lucru permite o interacțiune mai bună între celule și structura lor de susținere, cunoscută sub numele de matrice extracelulară”, a explicat Wang.
Grefa inginerată este un țesut de porc, procesat pentru a îndepărta celulele și a păstra structura proteică a matricei. Acest schelet acelular previne respingerea naturală a gazdei și răspunsul imun la noii intruși.
Grefele sunt modificate cu ligandul și apoi implantate pe patul mușchiului drept. Această implantare asigură o maturare optimă a grefei și vase sănătoase funcționale înainte de transplantarea în vezică. Noile conexiuni oferă canale pentru fluxul de sânge prin grefă în termen de câteva zile după transplant și previn contracția.
Patul mușchiului drept servește ca un incubator pentru grefă până când aceasta este vascularizată și gata să fie transplantată în vezică. De fapt, s-ar putea să creștem tehnic o grefă în acel spațiu de mai multe ori de-a lungul anilor.”
„Este o idee strălucită să integrăm potențialul de vindecare al corpului”, a spus Wang. „Adăugarea unor noi tehnologii de bioinginerie, cum ar fi tehnologia ligandului, va ajuta în regenerarea microvasculară a întregii matrice a vezicii și a celulelor musculare din apropiere.”
Echipa va testa noua grefă într-un model porcin înainte de a extinde acest studiu la trialuri clinice pe oameni.
