Biocompatibility of Tissue-Engineered Heart Valve Leaflets Based on Acellular Xenografts

Current artificial heart valves have several disadvantages, such as thromboembolism, limited durability, infection, and inability to grow. The solution to these problems would be to develop a tissue-engineered heart valves containing autologous cells. The aim of this study was to optimize the protocol to obtain a porcine acellular matrix and seed goat autologous endothelial cells on it, and to evaluate the biological responses of xenograft and xeno-autograft heart valves in goats. Material and Method: Fresh porcine pulmonic valves were treated with one method among 3 representative decellularization protocols (Triton-X, freeze-thawing, and NaCl-SDS). Goat venous endothelial cells were isolated and seeded onto the acellularized xenograft leaflets. Microscopic examinations were done to select the most effective method of decellularizing xenogeneic cells and seeding autologous endothelial cells. Two pulmonic valve leaflets of. 6 goats were replaced by acellularized porcine leaflets with or without seeding autologous endothelial cells while on cardiopulmonary bypass. Goats were sacrificed electively at 6 hours, 1 day, 1 week, 1 month, 3 months, and 6. months after operation. Morphologic examinations were done to see the biological responses of replaced valve leaflets. Result: The microscopic examinations showed that porcine cells were almost completely removed in the leaflets treated with NaCl-SDS. The seeded endothelial cells were more evenly preserved in NaCl-SDS treatment. All 6 goats survived the operation without complications. The xeno- autografts and xenografts showed the appearance, the remodeling process, and the cellular functions of myofibroblasts, 1 day, 1 month, and 3 months after operation, respectively. They were compatible with the native pulmonary leaflet (control group) except for the increased cellularity at 6 months. The xenografts revealed the new endothelial cell lining at that time. Conclusion: Treatment with NaCl-SDS was most effective in obtaining decellularized xenografts and facilitate seeding autologous endothelial cells. The xenografts and xeno-autografts were repopulated with myofibroblasts and endothelial cells in situ serially. Both of grafts served as a matrix for a tissue engineered heart valve and developed into autologous tissue for 6 months.

세포를 제거한 이종 심장 판막 이식편을 사용한 조직공학 심장 판막첨의 생체 적합성에 대한 연구

기존의 인공 심장 판막은 혈전 형성, 내구성, 세균 감염에 대한 저항력, 성장성 등에서 문제점을 가지고 있다 최근 이상적인 심장 판막을 개발하기 위한 노력으로 조직공학 기법을 이용하고 있다. 본 연구는 이종 판막을 지지체로 하여 이종 세포 제거 후 자가 세포를 파종한 조직공학 심장 판막을 개발하기 위하여 이종 세포 제거와 자가 세포 파종 방법을 비교하였고, 얻어진 심장 판막첨의 생체 적합성을 살펴보았다. 대상 및 방법: 이종 지지체로 두 마리의 돼지에서 각각 3개의 폐동맥 판막첨을 채취하여, Triton-X, freeze-thawing, NaCl-SDS 등 세 방법 중 하나로, 각각 두 개의 판막첨을 처리하고, 세포 제거 정도를 비교하였다. 염소의 경정맥에서 분리한 내피 세포를 배양하여, 상기한 방법 중 하나로 이종 세포가 제거된 돼지 판막첨에 파종한 후, 내피 세포의 보존 상해를 비교하였다. 생체 실험을 위해, 6마리 돼지에서 각각 2개의 폐동맥 판막첨을 채취해 이종 세포를 제거하였고, 6개의 판막첨은 염소의 내피 세포를 파종하고(이종-자가 이식편),다른 6개의 판막첨은 내피 세포를 파종않고(이종 이식편) 6마리 염소의 폐동맥 판막첨 두 개와 치환하였다. 치환되지 않은 하나의 판막첨을 대조군으로 비교하였다. 염소는 수술 6시간, 24시간, 1주일, 1개월, 3개월, 그리고 6개월 후 희생시키고 폐동맥 판막첨을 채취하여 분석하였다 걸과: Triton-X와 freeze-thawing 처리한 판막첨에서는 이종세포가 남아 있었으나, NaCl-SDS 처리한 판막첨에서는 세포가 완전히 제거되었고, 이종 세포 제거 후 파종한 자가 내피 세포도 NaCl-SDS 처리한 판막첨에서 다른 두 방법으로 처리한 판막첨에 비해 잘 보존되어 있었다. 6마리 염소는 혈색전증의 소견 없이 예정된 기간 동안 모두 생존하였으며, 희생 후 적출한 이종 이식편과 이종-자가 이식편 모두 대조군 보다 두꺼워져 있었다. 두 이식편 모두 24시간 후부터 섬유아세포의 증식이 관찰되었고, 1개월 후 세포의 개형(remodeling)과정을 볼 수 있었고, 3개월 후 세포 기능을 수행하였고, 6개월 후 대조군보다 세포수가 더 많이 증가하였다. 파종한 내피 세포는 잘 보존되어 있었고, 이종 이식편도 6개월 후에는 내피 세포가 피복 되어 있었다. 걸론: 이종 세포의 제거와 자가 세포의 파종에 가장 적합한 방법은 NaCl-SDS 처리였다 동물 실험에서 이종 이식편과 이종-자가 이식편 모두 6개월 간 지지체의 역할을 수행하면서, 자가 세포의 증식을 가능하게 하였고, 자가 조직으로 발전할 가능성을 보여 주었다.