Wissenschaftler-Ingenieur durchbluteten Nieren-Gewebe

Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) Forscher haben gezeigt, die Machbarkeit der Biotechnik vaskularisiert, funktionelle Nieren-Gewebe für Nieren-regeneration, der Entwicklung eines partiellen augmentation Strategie, die möglicherweise ein gangbarer und praktischer Ansatz als die Schaffung ganzer Organe.

In der proof-of-concept-Studie online veröffentlicht in diesem Monat in Acta Biomaterialia journal, erstellten die Wissenschaftler eine neuartige biomimetische, collagen-based vascular scaffold—ein Schimmel—das ist strukturell identisch zu nativen Nieren-Gewebe, das in der Lage war, zu entwickeln vaskularisierte Gewebe.

„Die Verwendung dieses Gerüst könnte das system die Herausforderungen im Zusammenhang mit der vaskularisation und kann eine ideale Behandlungsstrategie für die augmentation der Nierenfunktion bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung,“ sagte James Yoo, M. D., Ph. D., Blei-Autor und professor für regenerative Medizin an WFIRM. „Vaskularisation ist weiterhin eine der größten Hürden Auswirkungen auf das überleben und die integration der implantierten 3-D-Gewebe-Konstrukte.“

In den Vereinigten Staaten haben, chronische Nierenerkrankung ist weit verbreitet, die mehr als 700.000 Patienten mit end-stage renal disease. Obwohl Dialyse unterstützt das überleben von Patienten mit end-stage renal disease, kidney-transplantation ist die einzige endgültige Behandlung. Allerdings gibt es derzeit fast 100.000 Menschen auf der Warteliste, mit fast 9.000 Patienten entfernt wird jährlich aufgrund der sich verschlechternden medizinischen Zustand oder Tod, die reflektiert den aktuellen Stand des anhaltenden organmangels.

Die Beschränkungen von aktuellen Therapien für end-stage renal disease led WFIRM-Forschern zusammen, um die Entwicklung der renalen 3-D-Konstrukte mit dem Ziel der Verbesserung, Wiederherstellung oder ersetzen von Teil-oder Gesamt-Nierenfunktion.

„Eine Universelle Herausforderung im engineering für große, Feste Organe ist die Notwendigkeit für die gefäßneubildung,“ sagte Anthony Atala, M. D., co-Autor des Papiers und Direktor der WFIRM. „Nieren basieren auf komplexen 3-D vaskulärer Netzwerke für Gewebe das überleben und die Nierenfunktion, aber die komplizierte Natur der renalen Gefäßen macht die Replikation schwierig.“

Um die Behandlung von chronischen Nierenerkrankung, die WFIRM Forscher wussten, dass Sie nötig, um die Durchführbarkeit der Anwendung der vaskulären Gerüst im Rahmen der teilweisen Nieren-implantation. Sie haben gezeigt, dass der vascular scaffolds werden kann, perfundierten und endothelialized im Labor, aber die Frage der integration und Funktionalität in einem klinischen Modell blieb.

Verschiedene Materialien und Kombinationen von Kollagen-hydrogel, Endothelzellen und Nieren-Zellen getestet wurden. Mit polycaprolactone (PCL) – Lösung und Kollagen als die casting-und Gerüst-Materialien, bzw. die Wissenschaftler im wesentlichen aus Formen mit Spender-Nieren, die als Vorlagen, erstellen hohle Gerüste wurden kultiviert und in der renalen Wachstums-medium vor der implantation in der präklinischen Modell. Die Ebene der Neovaskularisation, ist das überleben der implantierten menschlichen Nierenzellen und die renale Struktur Bildung ausgewertet wurde.

Die renalen vaskulären Gerüst zeigte einen 3-D-Verzweigung Architektur mit sichtbaren hohlen Kanälen, die miteinander verbunden waren, und kontinuierliche. Diese verzweigten Strukturen waren in der Lage zu ermöglichen perfusion ähnlich wie native Blutgefäße. Die Forscher zeigten, dass die vaskulären Gerüst integriert die host-Gefäße und unterstützt renal cell viability.

„Die biomimetische vaskulären Gerüst, überzogen mit Endothelzellen zeigten eine deutlich verstärkte vaskularisierung im Vergleich zu den unbeschichteten Scaffolds und Hydrogelen nur Gruppen“, sagte Yoo. „Zusammen mit der verbesserten vaskularisierung Effekte, die von Endothelzellen, der Zell-beschichteten scaffolds zeigten eine signifikante renale infiltration von Zellen aus dem benachbarten host-Gewebe, im Vergleich zu den anderen Gruppen.“

Die Ergebnisse sind vielversprechend und unterstützen weitere Erforschung dieser Methode zur weiteren Beurteilung der renalen Funktion der implantierten Konstrukte und Anschrift Einschränkungen wie die Verbesserung der systemischen Nierenfunktion.