コラム インタビュー

A new technique of ex vivo gene delivery of VEGF to wounds using genetically modified skin particles promotes wound angiogenesis.

表題:
A new technique of ex vivo gene delivery of VEGF to wounds using genetically modified skin particles promotes wound angiogenesis.

著者名:
Koyama T, Hackl F, Aflaki P, Bergmann J, Zuhaili B, Waisbren E, Govindarajulu U, Yao F, Eriksson E

著者所属:
Division of Plastic Surgery, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School, Boston, MA, USA.

発行年数:
2011年1月17日


Abstract
BACKGROUND: Transplantation of genetically modified keratinocytes has been shown to accelerate wound healing. However, this method is labor-intensive and time-consuming. We have developed a new technique of intraoperative gene delivery to wounds that involves transplantation of transfected minced skin particles (MSPs) derived from harvested partial-thickness skin.
STUDY DESIGN: MSPs measuring 0.8 × 0.8 × 0.35 mm were created from a split-thickness skin graft of a pig. In vitro transfection was carried out with adenoviral LacZ (Ad-LacZ) for qualitative and adenoviral vascular endothelial growth factor (Ad-VEGF) for quantitative analysis. Transfected MSPs were transplanted to each of 2.5 × 2.5 cm full-thickness wounds on the dorsum of the pig. Nontransfected MSPs served as controls. Wound chambers were applied and injected with saline to create a wet environment.
RESULTS: LacZ expression was detected in migrating cells originating from MSPs both in vitro and in vivo. VEGF expression in the wound fluid of Ad-VEGF-MSP-transplanted wounds on each of days 2 to 4 (mean ± SEM 6.74 ± 1.89 ng/mL, day 2; 9.88 ± 2.27 ng/mL, day 3; 9.87 ± 1.28 ng/mL, day 4) was significantly higher (p < 0.0001) compared with wounds transplanted with either untransfected MSPs, Ad-LacZ-MSPs, or untransplanted controls. In vitro VEGF expression was significantly higher (p < 0.0001) in Ad-VEGF 1 × 10(10) transfected MSPs compared with either Ad-VEGF 1 × 10(9) transfected MSPs or untransfected MSPs. Wounds transplanted with Ad-VEGF-MSPs showed significantly higher (p < 0.0001) numbers of newly formed blood vessels (12.6 ± 0.9 vessels/high power field [HPF]) compared with wounds transplanted with either Ad-LacZ-MSPs (4.4 ± 0.5 vessels/HPF) or untransfected MSPs (5.2 ± 0.7 vessels/HPF). All MSP-transplanted wounds (Ad-VEGF-MSPs, untransfected MSPs, Ad-LacZ-MSPs) showed significantly higher re-epithelialization compared with untransplanted wounds on days 10 and 14 (p < 0.0001).
CONCLUSIONS: We demonstrated successful transfection of MSPs that can be transplanted to wounds as a source of gene-expressing cells. This technique can be used to deliver growth-modulating genes in wound healing.


表題:VEGFを遺伝子導入した皮膚細片の移植による創部の血管新生の促進
和訳:
背景:遺伝子導入したケラチノサイトの移植による創傷治癒の促進については報告があるものの、手間と時間がかかることが臨床応用の障壁の一つになっている。我々は、分層植皮片から得た皮膚細片に遺伝子導入を行い創部へ移植することで、目的の遺伝子を創部に導入するという、手術時間内に行うことが可能な新技術を確立した。方法:ブタの分層植皮片から0.8 × 0.8 × 0.35 mmの皮膚細片を作成した。皮膚細片への遺伝子導入はin vitroで行い、定性分析にはadenoviral LacZ (Ad-LacZ)を、定量分析にはadenoviral vascular endothelial growth factor (Ad-VEGF)を用いた。遺伝子導入した皮膚細片は、ブタの背部に作成した2.5 × 2.5 cmの全層皮膚欠損部にそれぞれ移植された。遺伝子導入を行っていない皮膚細片をコントロール群とした。創部にはチャンバーを固定し、チャンバー内に生理食塩水を注入して湿潤環境を保った。
結果:LacZを遺伝子導入した皮膚細片からはLacZを発現する細胞の遊走がin vivo(移植創部) 、及びin vitroの双方で確認された。またVEGFを遺伝子導入した皮膚細片を創部に 移植したところ、移植2日後、及び4日後の創傷滲出液中のVEGF発現量は、遺伝子導入していない皮膚細片を移植した創部、LacZを遺伝子導入した皮膚細片を移植した創部、移植を行っていない創部と比較して、大幅に増大していた(mean ± SEM 6.74 ± 1.89 ng/mL, day 2; 9.88 ± 2.27 ng/mL, day 3; 9.87 ± 1.28 ng/mL, day 4) (p < 0.0001)。またin vitroにおいて、Ad-VEGF 1 × 10(10)で遺伝子導入した皮膚細片のVEGF発現量は、Ad-VEGF 1 × 10(9)で遺伝子導入をおこなった皮膚細片や遺伝子導入を行っていない皮膚細片と比較して大幅に増大していた。Ad-VEGFで遺伝子導入した皮膚細片を移植した創部は、Ad-LacZで遺伝子導入した皮膚細片を移植した創部 (4.4 ± 0.5 vessels/HPF)や皮膚細片の移植を行っていない創部 (5.2 ± 0.7 vessels/HPF)と比較して、明らかに多くの新生血管が確認された(12.6 ± 0.9 vessels/high power field [HPF])。皮膚細片を移植した創部では移植をおこなっていない創部と比較して、移植10日後、及び14日後において、著明な上皮形成を認めた(p < 0.0001)。
結論:我々は、皮膚細片への遺伝子導入、及びこの皮膚細片の移植により創部に遺伝子を導入することにに成功した。この新技術は、創部への遺伝子導入の方法として今後、臨床での応用が期待できる。


引用元:J Am Coll Surg. 2011 Mar;212(3):340-8. Epub 2011 Jan 17


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