Свиная экспериментальная модель, как эффективный инструмент переноса научных знаний в клинику для пополнения арсенала комбустиолога

Шевченко Р.В.
Джеймс С.Э
Рид М.Дж.
Гилберт Ф.М.
Сиббонс П.Д.
Сантин М.
Шарп Дж.Р.
Нокс П.

Научно-исследовательский центр им. Блонд МакИндо,  Брайтонский Университет, Ожоговый центр им. МакИндо Больницы Королевы Виктории, г.Ист Гринстид, Научно-исследовательский центр Норсвик Парк, Харроу, г. Лондон, Великобритания

Введение

Строгие законодательные нормы, регулирующие разработку, безопасность и внедрение новых препаратов и видов лечения в клинику, ужесточающиеся в последнее время, предполагают всесторонние лабораторные in vitro исследования, которые сопровождаются доклиническими in vivo экспериментами на животных, с последующей клиническим тестированием. Таким образом, чтобы достичь переноса положительных результатов лабораторных исследований в клинику, требуется подходящая и эффективная экспериментальная in vivo модель. В нашем докладе мы описываем свиную экспериментальную модель, которая была успешно использована для тестирования а). спектра биоматериалов для дермального замещения и эффекта их применения на заживление раны и б). эффекта суспензии культивированных аутокератиноцитов, примененных как самостоятельно, так и в комбинации с расщепленным сетчатым аутотрансплантатом на эпителиализацию и ретракцию раны. Эти исследования могут помочь хирургу справиться с проблемой дефицита донорских ресурсов при обширных глубоких ожогах, и, в частности, могут решить задачу по восстановлению дермального слоя и ответить на вопросы, поднятые противоречивостью имеющихся сведений об эффективности клинического применения суспензий культивированных эпителиальных клеток кожи в лечении глубоких ожогов.

Материалы и методы

Самки свиней породы Большая Белая были использованы в трех разновидностях доклинической модели полнослойной кожной раны: а). биопсийная модель, которая позволяла имплантацию до 24 различных образцов дермальных заменителей диаметром 8мм каждый для первоначального скрининга биоматериалов; б). камерная модель, где 6 полнослойных ран были защищены от краевой эпителиализации и ретракции пластиковыми камерами диаметром 4см; применяемые в этой модели биоматериалы, отобранные посредством биопсийной модели, использовались как самостоятельно, так и в комбинации с расщепленными кожными трансплантатами или суспензией культивированных аутокератиноцитов; в). ретракционная модель, где по шаблону создавалось 6 полнослойных ран на спине каждого животного, закрываемых кожным расщепленным сетчатым трансплантатом как самостоятельно, так и в сочетании с суспензией культивированных аутокератиноцитов. Забор биопсийного материала производился в установленные промежутки времени после имплантации биоматериалов или закрытия раны аутотрансплантатами. Оценка наличия и количества эпителиального покрова, скорость интеграции и неоваскуляризации биоматериалов проводилась гистологически и посредством метода иммунофлюоресценции.

Результаты

Биопсийная модель позволила осуществить быстрый скрининг биоматериалов, потенциально пригодных на роль дермальных заменителей. Новый материал для дермального замещения на основе коллагена (Permacol™), отобранный посредством биопсийной модели, был исследован в камерной модели и показал хороший уровень биоинтеграции и неоваскуляризации, сравнивый с клинически применяемым в настоящее время дермальным заменителем Integra®, а также способствовал как приживлению расщепленного аутотрансплантата, так и пролиферации культивированных кератиноцитов. Культивированные аутокератиноциты, примененные in vivo в ретракционной модели, проявили положительный эффект как на уровень эпителизации раны, так и на степень ее ретракции.

Обсуждение

Многие исследования подтверждают большое сходство в анатомии, структуре, физиологии и иммунологических свойствах организма свиньи и человека.  Свиная кожа в общем, и дерма, в частности, очень схожи с человеческой кожей, в отличие кожи мышей, крыс и кролей. Благодаря такому сходству, свиная экспериментальная модель являются ценной для изучения кожи и процессов, происходящих при заживлении раны, именно поэтому она нашла широкое применение в доклинических исследованиях. Эксперименты на животных позволяют выявить некоторые свойства биоматериалов и новых методик лечения, которые не могут быть обнаружены никакими методами в лабораторных условиях, благодаря чему использование доклинической in vivo модели позволяет снизить возможные побочные эффекты в клинике.

Конечно, никакая доклиническая экспериментальная модель не может полностью заменить клинические исследования, однако использование в клинических исследованиях биоматериалов с неизученными свойствами  неэтично. Кроме того, испытания новых биопродуктов в клинике имеют некоторые недостатки, такие как сопутствующая патология, влияющая на результаты эксперементов, недостаток контрольных ран и, зачастую, трудность в объективной оценке эффектов нового лечения.

Выводы

Свиная экспериментальная модель, использованная в наших исследованиях, подтвердила свою целесообразность в тестировании новых подходов в хирургическом лечении глубоких кожных ран. Эта модель, пожалуй, на сегодняшний день является одним из лучших доклинических инструментов для тестирования широкого спектра новых биоматериалов, потенциально применимых в областях медицины, где требуется восстановление целостности кожного покрова. Данная модель может способствовать скорейшему внедрению в клинику новых более эффективных методов лечения глубоких обширных ожогов.