Published October 6, 2023 | Version v1
Publication Open

Use of discarded corneo-scleral rims to re-create cornea-like tissue

Creators

  • 1. Post Graduate Institute of Medical Education and Research
  • 2. Indian Institute of Science Education and Research Mohali

Description

Abstract Background: Corneal disease is a major cause of blindness. Transplantation of cadaver-derived corneas (keratoplasty) is still the current therapy of choice; however, the severe global shortage of donor corneas continues to drive a search for alternatives. To this end, biosynthetic corneal substitutes have recently begun to gain importance. However, the less-than-satisfactory biomechanical properties of such bioengineered corneal substitutes have precluded their use in clinics. Here, we present a novel method for the generation of a cornea-like tissue (CLT), using corneo-scleral rims discarded after keratoplasty. Methods and Results: Type I collagen was polymerized within the corneo-scleral rim, which functioned as a 'host' mould, directing the 'guest' collagen to polymerize into disc-shaped cornea-like material (CLM), displaying the shape, curvature, thickness, and transparency of normal cornea. This polymerization of collagen appears to derive from some morphogenetic influence exerted by the corneo-scleral rim. Once the CLM had formed naturally, we used collagen crosslinking to fortify it, and then introduced cells to generate a stratified epithelial layer to create cornea-like tissue (CLT) displaying characteristics of native cornea. Through the excision and reuse of rims, each rim turned out to be useful for the generation of multiple cornea-shaped CLTs. Conclusions: The approach effectively helps to shorten the gap between demand and supply of CLMs/CLTs for transplantation. We are exploring the surgical transplantation of this CLT into animal eyes, as keratoprostheses, as a precursor to future applications involving human eyes. It is possible to use either the CLM or CLT, for patients with varying corneal blinding diseases.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلفية مجردة: مرض القرنية هو سبب رئيسي للعمى. لا يزال زرع القرنيات المشتقة من الجثث (رأب القرنية) هو العلاج الحالي المفضل ؛ ومع ذلك، لا يزال النقص العالمي الحاد في القرنيات المانحة يدفع البحث عن بدائل. تحقيقا لهذه الغاية، بدأت بدائل القرنية الاصطناعية الحيوية في الآونة الأخيرة تكتسب أهمية. ومع ذلك، فإن الخصائص الميكانيكية الحيوية غير المرضية لبدائل القرنية المهندسة بيولوجيًا هذه حالت دون استخدامها في العيادات. نقدم هنا طريقة جديدة لتوليد أنسجة تشبه القرنية (CLT)، باستخدام حواف القرنية الصلبة التي يتم التخلص منها بعد رأب القرنية. الطرق والنتائج: تم بلمرة الكولاجين من النوع الأول داخل حافة القرنية الصلبة، والتي كانت تعمل كقالب "مضيف"، وتوجيه الكولاجين "الضيف" إلى البلمرة في مادة شبيهة بالقرنية على شكل قرص (CLM)، وعرض شكل القرنية الطبيعية وانحناءها وسمكها وشفافيتها. يبدو أن بلمرة الكولاجين هذه مستمدة من بعض التأثير المورفوجيني الذي تمارسه حافة القرنية الصلبة. وبمجرد أن تتشكل الخلايا الشبيهة بالقرنية بشكل طبيعي، استخدمنا الربط التشابكي للكولاجين لتحصينها، ثم أدخلنا الخلايا لتوليد طبقة ظهارية طبقية لإنشاء أنسجة شبيهة بالقرنية (CLT) تعرض خصائص القرنية الأصلية. من خلال استئصال الحافات وإعادة استخدامها، تبين أن كل حافة مفيدة لتوليد العديد من CLTs على شكل القرنية. الاستنتاجات: يساعد النهج بشكل فعال على تقصير الفجوة بين الطلب والعرض من CLMs/CLTs للزرع. نحن نستكشف الزرع الجراحي لهذا الجهاز في عيون الحيوانات، مثل القرنية الاصطناعية، كتمهيد للتطبيقات المستقبلية التي تنطوي على عيون بشرية. من الممكن استخدام إما CLM أو CLT، للمرضى الذين يعانون من أمراض التعمية القرنية المختلفة.

Translated Description (French)

Résumé Contexte : La maladie cornéenne est une cause majeure de cécité. La transplantation de cornées dérivées de cadavres (kératoplastie) est toujours le traitement de choix ; cependant, la grave pénurie mondiale de cornées de donneurs continue de conduire à la recherche d'alternatives. À cette fin, les substituts cornéens biosynthétiques ont récemment commencé à prendre de l'importance. Cependant, les propriétés biomécaniques peu satisfaisantes de ces substituts cornéens issus de la bio-ingénierie ont empêché leur utilisation dans les cliniques. Ici, nous présentons une nouvelle méthode pour la génération d'un tissu de type cornée (CLT), en utilisant des rebords cornéo-scléraux jetés après une kératoplastie. Méthodes et résultats : Le collagène de type I a été polymérisé dans le rebord cornéo-scléral, qui fonctionnait comme un moule « hôte », dirigeant le collagène « invité » pour polymériser en un matériau de type cornée en forme de disque (CLM), affichant la forme, la courbure, l'épaisseur et la transparence de la cornée normale. Cette polymérisation du collagène semble dériver d'une certaine influence morphogénétique exercée par le rebord cornéo-scléral. Une fois la CLM formée naturellement, nous avons utilisé la réticulation du collagène pour la fortifier, puis introduit des cellules pour générer une couche épithéliale stratifiée afin de créer un tissu de type cornée (CLT) présentant les caractéristiques de la cornée native. Grâce à l'excision et à la réutilisation des cercles, chaque cercle s'est avéré utile pour la génération de CLT multiples en forme de cornée. Conclusions : L'approche contribue efficacement à réduire l'écart entre la demande et l'offre de CLM/CLT pour la transplantation. Nous explorons la transplantation chirurgicale de cette CLT dans les yeux d'animaux, en tant que kératoprothèses, en tant que précurseur d'applications futures impliquant des yeux humains. Il est possible d'utiliser la CLM ou la CLT, pour les patients atteints de diverses maladies de la cécité cornéenne.

Translated Description (Spanish)

Resumen Antecedentes: La enfermedad corneal es una de las principales causas de ceguera. El trasplante de córneas derivadas de cadáveres (queratoplastia) sigue siendo la terapia actual de elección; sin embargo, la grave escasez mundial de córneas de donantes continúa impulsando la búsqueda de alternativas. Con este fin, los sustitutos biosintéticos de la córnea han comenzado a ganar importancia recientemente. Sin embargo, las propiedades biomecánicas poco satisfactorias de dichos sustitutos corneales de bioingeniería han impedido su uso en clínicas. Aquí, presentamos un método novedoso para la generación de un tejido similar a la córnea (CLT), utilizando bordes corneoesclerales descartados después de la queratoplastia. Métodos y resultados: El colágeno tipo I se polimerizó dentro del borde corneoescleral, que funcionó como un molde "huésped", dirigiendo el colágeno "huésped" para polimerizar en material similar a la córnea en forma de disco (CLM), mostrando la forma, curvatura, grosor y transparencia de la córnea normal. Esta polimerización de colágeno parece derivar de alguna influencia morfogenética ejercida por el borde corneoescleral. Una vez que la CLM se había formado de forma natural, utilizamos la reticulación del colágeno para fortalecerla y luego introdujimos células para generar una capa epitelial estratificada para crear tejido similar a la córnea (CLT) que muestra características de la córnea nativa. A través de la escisión y la reutilización de los bordes, cada borde resultó ser útil para la generación de múltiples CLT en forma de córnea. Conclusiones: El enfoque ayuda efectivamente a acortar la brecha entre la demanda y la oferta de CLM/CLT para trasplante. Estamos explorando el trasplante quirúrgico de este CLT en ojos de animales, como queratoprótesis, como precursor de futuras aplicaciones con ojos humanos. Es posible utilizar la CLM o la CLT, para pacientes con diferentes enfermedades de ceguera corneal.

Files

latest.pdf.pdf

Files (936.4 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:af901cbad87249c30cd4b0afb23b8060
936.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استخدام حواف القرنية الصلبة المهملة لإعادة تكوين أنسجة تشبه القرنية
Translated title (French)
Utilisation de rebords cornéo-scléraux jetés pour recréer un tissu de type cornée
Translated title (Spanish)
Uso de bordes corneoesclerales desechados para recrear tejido similar a la córnea

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4387410684
DOI
10.21203/rs.3.rs-3391207/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W45364815 (Other)
https://openalex.org/W2750918102 (Other)
https://openalex.org/W2745901926 (Other)
https://openalex.org/W2465353771 (Other)
https://openalex.org/W2413599967 (Other)
https://openalex.org/W2412633733 (Other)
https://openalex.org/W2349774693 (Other)
https://openalex.org/W2123225216 (Other)
https://openalex.org/W2024233744 (Other)
https://openalex.org/W129126747 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1980001920
  • https://openalex.org/W1991649962
  • https://openalex.org/W2031721300
  • https://openalex.org/W2038723174
  • https://openalex.org/W2042831405
  • https://openalex.org/W2046568054
  • https://openalex.org/W2053868595
  • https://openalex.org/W2056796251
  • https://openalex.org/W2075877489
  • https://openalex.org/W2083294787
  • https://openalex.org/W2086373292
  • https://openalex.org/W2090894921
  • https://openalex.org/W2116175463
  • https://openalex.org/W2120258242
  • https://openalex.org/W2152635187
  • https://openalex.org/W2165104314
  • https://openalex.org/W2181030972
  • https://openalex.org/W2198083081
  • https://openalex.org/W2408831861
  • https://openalex.org/W2557975987
  • https://openalex.org/W2924884227
  • https://openalex.org/W2972561894
  • https://openalex.org/W3100599519
  • https://openalex.org/W4226069540
  • https://openalex.org/W4292865746
  • https://openalex.org/W4303876176
  • https://openalex.org/W4313649385
  • https://openalex.org/W4380686543