Konstruktion eines Neo-Pankreas mittels Dezellularisierung und Rezellularisierung

Abstract

"Die auf Langerhans-Inseln basierende Rezellularisierung einer dezellularisierten Rattenleber könnte die Grundlage für ein transplantables Neo-Pankreas darstellen. Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Etablierung der erforderlichen Protokolle, der Evaluierung der geschaffenen Organstruktur sowie der Funktionsanalyse der Langerhans-Inseln ex vivo. Nach der flussgesteuerten Dezellularisierung von Rattenlebern wurden diese mit Endothelzellen und mesenchymalen Stromazellen der Ratte rebesiedelt, für 8 Tage in einer Perfusionskammer kultiviert und schließlich am 9. Tag mit Langerhans-Inseln der Ratte rebesiedelt. Die Integrität und Funktionalität der Re-Endothelialisierung wurde mittels histologischer Färbungen und der Perfusion mit FITC-Dextran validiert. Die Funktionalität der Langerhans-Inseln wurde an Tag 10 und 12 mit Hilfe eines Glukose-induzierten Insulinsekretionstests überprüft. Mittels Blutgasanalyse erhobene Parameter bestätigten die Stabilität der Perfusionskultur. Die histologische Auswertung zeigte, dass Endothelzellen innerhalb der intakten Gefäßstruktur ein Monolayer ausbildeten. Die elektronenmikroskopischen Aufnahmen bestätigten diese Ergebnisse. Die Langerhans-Inseln, die über den Gallengang infundiert wurden, konnten in der histologischen Auswertung nachgewiesen werden. Eine adäquate Insulinsekretion nach Glukosestimulation sowohl in der eintägigen als auch nach dreitägiger Kultur bestätigte die erhaltene Viabilität und Funktionalität. Diese Arbeit liefert somit den Nachweis für eine erfolgreiche Kultivierung von Langerhans-Inseln in einer dezellularisierten Rattenleber. Im Rahmen des Projekts implementierten wir die Re-Endothelialisierung des Gefäßsystems als notwendige Voraussetzung für Implantation und Vollblutperfusion. Diese Techniken können als Plattform zu Generierung eines implantierbaren und funktionalen, endokrinen Neo-Pankreas gesehen werden." (Übersetzung aus Everwien et al. Engineering an endothelialized, endocrine Neo-Pancreas: Evaluation of islet functionality in an ex vivo model, Acta Biomater. 117 (2020) 213–225. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2020.09.022.).

“Islet-based recellularization of decellularized, repurposed rat livers may form a transplantable Neo-Pancreas. The aim of this study is the establishment of the necessary protocols, the evaluation of the organ structure and the analysis of the islet functionality ex vivo. After perfusion-based decellularization of rat livers, matrices were repopulated with endothelial cells and mesenchymal stromal cells, incubated for 8 days in a perfusion chamber and finally repopulated on day 9 with intact rodent islets. Integrity and quality of re-endothelialization was assessed by histology and FITC-dextran perfusion assay. Functionality of the islets of Langerhans was determined on day 10 and day 12 via glucose stimulated insulin secretion. Blood gas analysis variables confirmed the stability of the perfusion cultivation. Histological staining showed that cells formed a monolayer inside the intact vascular structure. These findings were confirmed by electron microscopy. Islets infused via the bile duct could histologically be found in the parenchymal space. Adequate insulin secretion after glucose stimulation after 1-day and 3-day cultivation verified islet viability and functionality after the repopulation process. We provide the first proof-of-concept for the functionality of islets of Langerhans engrafted in a decellularized rat liver. Furthermore, a re-endothelialization step was implemented to provide implantability. This technique can serve as a bioengineered platform to generate implantable and functional endocrine Neo-Pancreases.” [1]