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Articles by Basak E. Uygun in JoVE
JoVE Bioengineering
Dezellularisierung und Recellularization von Whole Livers
Perfusion Dezellularisierung ist eine neuartige Technik, um ganze Leber Gerüste, dass die Orgel extrazellulären Matrix Zusammensetzung und Mikroarchitektur behält produzieren. Hierbei wird das Verfahren zur Herstellung von ganzen Organs Gerüste mit Perfusion Dezellularisierung und anschließende Wiederaufforstung mit Hepatozyten beschrieben. Funktionelle und transplantierbaren Leber Transplantate kann mit Hilfe dieser Technik werden.
Other articles by Basak E. Uygun on PubMed
Differenzierung Von Stammzellen in Der Leber
Forschung an differenzierten embryonale Stammzellen (ES) kann revolutionieren die Studie von Lebererkrankungen, verbessern den Droge-Discovery-Prozess und helfen bei der Entwicklung von Stammzellen-zellbasierte klinischen Therapien. Generation ES Cell-derived hepatischen Gewebe profitiert von einem Verständnis der Zytokine, Wachstumsfaktoren und biochemischen Verbindungen, die in der Leber Entwicklung wichtig sind, und dieses Wissen wurde benutzt, um einige Aspekte der Entwicklung des Embryos in vitro zu imitieren. Zwar große Fortschritte in der Differenzierung von humanen ES-Zellen in Leberzellen, haben aktuelle Protokolle nicht noch Zellen mit dem Phänotyp einer ausgereiften Hepatozyten produziert. Es muss eine signifikante formal Kriterien fest, die definieren würde, was eine funktionelle menschliche Stammzellen Cell-derived Hepatozyten darstellt. Hier erkunden wir aktuelle Herausforderungen und zukünftige Chancen in der Entwicklung und Nutzung der ES Cell-derived Leberzellen. ES abgeleitete Hepatozyten könnte verwendet werden, besser verstehen, Leber Biologie, den Prozess der "personalisieren" Gesundheitsversorgung, und einige Formen von Lebererkrankungen behandeln.
Hoher Durchsatz Einzelzelle Bioinformatik
Fortschritte in der Systembiologie und Bioinformatik haben deutlich gemacht, dass keine Zellpopulation wirklich einheitlich ist und stochastische Verhalten eine innewohnende Eigenschaft vieler biologischer Systeme ist. Infolgedessen können lose Messungen irreführend sein, auch wenn bestimmte geachtet wurde, eine einzelne Zelle Art zu isolieren und Messungen gemittelt über mehrere Zelle Bevölkerungen in einem Gewebe können als irreführend, als die durchschnittliche Höhe an einer Grundschule. Es gibt ein wachsendes Bedürfnis nach experimentellen Techniken, die eine Kombination aus einzelligen Auflösung, großzelliges Populationen und die Fähigkeit, Zellen über mehrere Zeitpunkte verfolgen bereitstellen kann. In diesem Artikel wurde eine Microwell Array Cytometry-Plattform entwickelt, um dieses Bedürfnis zu erfüllen und die Heterogenität und Stochasticity Zelle Verhalten auf eine einzelne Zelle-Basis zu untersuchen. Die Plattform bestand aus einem Microfabricated-Gerät mit High-Density Arrays Zelle Größe Inkubation und maßgeschneiderte Software für automatisierte Bildverarbeitung und Datenanalyse. Als experimentelle Modellsystem haben wir die primäre Hepatozyten beschriftet mit sensibel auf mögliche mitochondriale Membran und freie Radikale Generation fluoreszierende Sonden verwendet. Die Zellen waren oxidativen Stress ausgesetzt und die Antworten wurden für jede Zelle dynamisch überwacht. Die resultierenden Daten wurde dann analysiert mit Bioinformatik-Techniken wie hierarchische und k-Means-Algorithmus, um die Daten zu visualisieren und interessanten Features zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigten, dass clustering von dynamischen Daten nicht nur Vergleiche zwischen den Behandlungsgruppen verbessert sondern auch eine Reihe verschiedene Antwort-Muster innerhalb jeder Behandlungsgruppe ergab. Heatmaps mit hierarchischen clustering bot auch eine umfassende Ergänzung zu überleben Kurven in einer Dosis-Antwort-Experiment. Die Mikrotiterplatte Array Cytometry-Plattform wurde gezeigt, leistungsstarke, einfach zu bedienen und in der Lage, ein detailliertes Bild der Heterogenität in Zelle Antworten zu oxidativen Stress vorhanden sein. Wir glauben, dass unsere Microwell Array Cytometry Plattform allgemeine Utility für eine Vielzahl von Fragen in Bezug auf Zelle Bevölkerung Heterogenität, biologische Stochasticity und Zelle Verhalten unter Stressbedingungen haben wird.
Retinales Pigmentepithel Differenzierung Von Stammzellen: Aktueller Stand Und Herausforderungen
Degeneration und Verlust des retinalen Pigmentepithels (RPE) ist die Ursache für eine Reihe von degenerativen Netzhauterkrankungen, wie altersbedingte Makula-Degeneration (AMD), Retinitis Pigmentosa und Diabetische Retinopathie, führt zu Blindheit, das betrifft 3 Millionen Amerikaner ab sofort. Transplantation von RPE soll wiederherstellen retinale Struktur und das Zusammenspiel zwischen dem RPE und Photorezeptoren, das ist eine Grundvoraussetzung für die Augen. Obwohl in den letzten 20 Jahren im RPE autologe eine beträchtliche Fortschritte erzielt wurden, sind Quellen für RPE-Zellen begrenzt. Jüngste Fortschritte in der Stammzelle-Kultur und Differenzierung-Techniken abzuleiten der RPE-Zellen aus pluripotenten Stammzellen. In diesem Bericht wir diskutieren Strategien zur Erzeugung von funktionale RPE-Zellen aus menschlichen embryonalen Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen und Transplantation Studien über diese abgeleiteten RPEs zusammenfassen. Wir schließen mit Herausforderungen in der Zelle-Ersatz-Therapien, die Verwendung von menschlichen embryonalen und induzierte pluripotente Stammzellen Cell-derived RPEs.
Auswirkungen Der Immobilisierte Glycosaminoglycans Auf Die Proliferation Und Differenzierung Mesenchymaler Stammzellen
Mesenchymaler Stammzellen (MSCs) sind adulte Stammzellen mit Potenzial für multilineärer Differenzierung. Sie repräsentieren eine attraktive Zelle-Source-Alternative zu embryonalen Stammzellen für therapeutische Anwendungen. Optimale Nutzung von MSCs für Tissue-Engineering erfordert verbesserte Biomaterialien, die ihr Wachstum und ihre direkte Differenzierung verbessern können. Die biologische Aktivität des Glycosaminoglycans (GAG) wurde zuvor für den Einsatz in Tissue-engineering-Anwendungen genutzt. In dieser Studie wurde MSC-Proliferation und Differenzierung auf Chitosan GAG-derivatized Membranen untersucht. Die GAGs enthalten Heparin, Heparansulfat, Dermatan Sulfat, Chondroitin-4-Sulfat, Chondroitin-6-Sulfat und Hyaluronsäure. Die kovalente GAG Immobilisierung-Methode und der immobilisierte GAG waren vielfältig. Die Untersuchung ergab, dass MSC Wachstum auf GAG-immobilisiert Oberflächen im Vergleich zu Gewebekultur-Kunststoff und Chitosan-only-Steuerelemente mehr als verfünffacht. Die MSC-Wachstumsraten deutlich erhöht mit steigender GAG-Dichte auf den Kultur-Oberflächen. Die MSC-Verbreitung-Zinssätze auf Heparin, Heparan Sulfat, Dermatan Sulfat und Chondroitin-6-sulfat ausgestellt nichtlineare steigt mit der Ebene der Fibronektin-Bindung auf diesen Oberflächen. Im Gegensatz dazu MSC Verbreitung auf Hyaluronsäure und Chondroitinsulfat-4 erwies sich unabhängig von Fibronektin oder spezifischer Bindung auf den Flächen, was darauf hindeutet, dass diese GAGs MSC Verbreitung durch verschiedene Mechanismen beeinflusst. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse, dass GAG Immobilisierung auf Chitosan Gerüsten ein wirksames Mittel zur Manipulation von MSC Verbreitung bietet und viel versprechende Potenzial hat für die Leitung der MSC Differenzierung in Tissue-engineering-Anwendungen mit Chitosan.
Dicke Der Membran Ist Eine Wichtige Variable Im Membran-Gerüsten: Einfluss Von Chitosan-Membran-Struktur Auf Das Verhalten Der Zellen
Zellen und Gewebe Antworten zu polymeren Werkstoffen sind teilweise durch die Konformationen von adsorbierten Plasmaproteine orchestriert. Somit können die chemischen Eigenschaften eine Polymermembran, die Protein Adsorption Verhalten eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der biologischen Eigenschaftendes des aus Gewebezüchtungen Gerüsten abgeleitet, dass Polymer spielen. In dieser Studie wir untersucht die Rolle der Dicke der Membran als Faktor Beeinflussung von Zelladhäsion und Verbreitung auf Chitosan-Membranen mit und ohne kovalent gebunden Glycosaminoglycans. Ratte mesenchymaler Stammzellen (MSCs) auf Chitosan Membranen der verschiedenen Stärken kultiviert zeigte deutlich verbesserte Zelladhäsion, Ausbreitung und Vermehrung Membran Dicke stiegen. Ratte Hepatozyten angezeigt stieg die Verbreitung auf dem Substrat mit zunehmender Dicke der Membran ähnlich MSCs. erhöhte Dicke reduziert die gesamte Kristallinität der Membran und die Daten zeigen, dass die verbesserten zellulären Antworten wahrscheinlich durch verbesserte Adsorption von Serum-spezifischer, vermutlich aufgrund reduzierter Membran Kristallinität waren. Diese Ergebnisse zeigen, dass Dicke der Membran eine wichtige Design-Variable, die in Chitosan basierenden Gerüste, verstärkte Zelle verbreiten, Verbreitung und Funktion zu erreichen manipuliert werden können.
Handy-Lieferung: Ab Stammzelltransplantation Orgel-Engineering
Zelle Bevölkerungen von Erwachsenen Gewebe abgeleitet und Stammzellen besitzen eine große Erwartung für die Behandlung von verschiedenen Krankheiten. Große Anstrengungen wurden unternommen, um Zellen mit therapeutischer Wirkung von Stammzellen zu generieren. Es ist jedoch klar, dass die Systeme solcher Zellen, effiziente Verteilung, Wachstum und Funktion genau liefern eine wirkliche Notwendigkeit ist. Biologischen und künstliche Gerüsten erhielten erhebliche Aufmerksamkeit für ihre mögliche therapeutische Anwendung als verwenden, um Form Geweben in vitro und Verteilung in-vivo erleichtern. Letztlich werden komplexere Methoden für Decellularization der Organe in Tissue-Engineering und regenerativer Medizin Anwendungen erfolgreich eingesetzt. Diese decellularized Gewebe und Organe scheinen bioaktiver Moleküle und Bioinductive Eigenschaften Referenzfahrt, Differenzierung und Proliferation von Zellen veranlassen zu bieten. Die Kombination von decellularized Organen und Stammzellen kann das Überleben, Verteilung und Schicksal Kontrolle der transplantierten Stammzellen und ihre ultimative klinischen Nutzen, öffnet die Türen zu einer neuen Ära des Orgel-Engineering drastisch verbessern.
Orgel Reengineering Durch Entwicklung Eine übertragbare Recellularized Leber Transplantat Mit Decellularized Leber Matrix
Orthotopic Liver Transplantation ist die einzige verfügbare Therapie für schwere Leberinsuffizienz, aber es ist derzeit von Organmangel begrenzt. Eine technische Herausforderung, die bisher, die Entwicklung einer Gewebe-Engineering Leber Transplantat beschränkt hat ist Sauerstoff und Nährstoff-Transport. Hier zeigen wir einen neuartigen Ansatz um übertragbare Leber-Prothesen mit decellularized Leber Matrix zu generieren. Der Decellularization-Prozess behält die strukturellen und funktionellen Merkmale des systemeigenen mikrovaskuläre Netzes ermöglicht effiziente Recellularization der Leber Matrix mit Erwachsenen Hepatozyten und nachfolgende Perfusion für in-vitro-Kultur. Recellularized Transplantats unterstützt Leber-spezifische Funktion einschließlich Albumin-Sekretion, Harnstoffsynthese und Cytochrom P450 Ausdruck bei vergleichbarem für in-vitro-normale Leber. Die recellularized Leber Grafts können in Ratten, Unterstützung von Hepatozyten überleben und Funktion mit minimalen ischämischen Schadens transplantiert werden. Diese Ergebnisse liefern einen Beweis der Grundsatz für die Generation der eine übertragbare Leber Transplantat als potenzielle Behandlung für Lebererkrankungen.
