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Articles by Basak E. Uygun in JoVE
JoVE Bioengineering
Decellularization e Recellularization di fegati interi
Decellularization perfusione è una tecnica innovativa per la produzione di ponteggi fegato intero che conserva la composizione della matrice extracellulare l'organo e la microarchitettura. Qui, il metodo di preparazione di ponteggi intero organo utilizzando decellularization perfusione e conseguente ripopolamento con epatociti è descritto. Trapianti di fegato funzionale e trapiantabili possono essere generati utilizzando questa tecnica.
Other articles by Basak E. Uygun on PubMed
Differenziazione Delle Cellule Staminali Nel Fegato
Ricerca che coinvolgono le cellule staminali embrionali differenziate (ES) potrebbe rivoluzionare lo studio delle malattie del fegato, migliorare il processo di scoperta della droga e assistere lo sviluppo di terapie cliniche stem-cell-based. Generazione del tessuto epatico a cellule derivate ES ha beneficiato di una comprensione delle citochine, fattori di crescita e composti biochimici che sono essenziali per lo sviluppo di fegato, e questa conoscenza è stata utilizzata per simulare alcuni aspetti dello sviluppo embrionale in vitro. Anche se ha compiuto grandi progressi nel differenziare le cellule ES umane in cellule del fegato, protocolli attuali non hanno prodotto ancora le cellule con il fenotipo di un maturo degli epatociti. C'è un forte bisogno formalmente stabilire criteri che vorrei definire cosa costituisce su un funzionali umano cellule staminali derivate epatociti. Qui, esploriamo le sfide attuali e future opportunità di sviluppo e l'utilizzo delle cellule del fegato cellule derivate ES. Epatociti derivate ES potrebbero essere utilizzati per meglio comprendere la biologia di fegato, iniziare il processo di "personalizzazione" assistenza sanitaria e per il trattamento di alcune forme di malattia del fegato.
Differenziazione Dell'epitelio Pigmentato Della Retina Delle Cellule Staminali: Stato Attuale E Le Sfide
Degenerazione e perdita di epitelio pigmentato retinico (RPE) è la causa di un certo numero di malattie degenerative della retina, compresa la retinopatia diabetica, retinite pigmentosa e degenerazione maculare legata all'età (AMD) che conduce alla cecità che colpisce 3 milioni gli americani a partire da ora. Il trapianto di RPE mira a ripristinare la struttura della retina e l'interazione tra la RPE e fotorecettori, che è fondamentale per la vista. Anche se una quantità significativa di progresso è stato fatto negli ultimi 20 anni nel trapianto autologo di RPE, fonti per le cellule RPE sono limitate. I recenti progressi nelle tecniche di coltura e la differenziazione delle cellule staminali hanno consentito la generazione di cellule RPE da cellule staminali pluripotenti. In questa recensione, noi discutere le strategie per la generazione di cellule RPE funzionale da cellule staminali embrionali umane e cellule staminali pluripotenti indotte e riassumere gli studi di trapianto di questi RPEs derivata. Concludiamo con le sfide in terapie di sostituzione cellulare utilizzando pluripotenti umane embrionali e indotto RPEs cellule staminali derivate.
Effetti Di Glicosaminoglicani Immobilizzati Sulla Proliferazione E Differenziazione Delle Cellule Staminali Mesenchimali
Cellule staminali mesenchimali (MSCs) sono cellule staminali adulte, con un potenziale di differenziazione multilineare. Essi rappresentano un'alternativa di origine cella attraente per le cellule staminali embrionali per applicazioni terapeutiche. Utilizzo ottimale delle MSCs per ingegneria tissutale richiede migliorate biomateriali che possono migliorare la loro crescita e la differenziazione diretta. L'attività biologica dei glicosaminoglicani (gag) è stata sfruttata in precedenza per l'utilizzo in applicazioni di ingegneria dei tessuti. In questo studio, differenziazione e proliferazione di MSC è stata studiata su membrane chitosano derivatizzata GAG. Gag incluso eparina, eparan solfato, dermatan solfato, condroitina solfato di 4, 6-solfato di condroitina e acido ialuronico. Il metodo di immobilizzazione GAG e la quantità di GAG immobilizzato covalenti sono state variate. Si è constatato che crescita MSC quintuplicato tanto quanto su superfici GAG-immobilizzato rispetto alla coltura di tessuto plastico e chitosano controlli. I tassi di crescita di MSC è aumentato significativamente con l'aumento della densità GAG sulle superfici di cultura. Le tariffe di proliferazione di MSC su eparina, eparan solfato, dermatan solfato e 6-solfato della condroitina esposto non lineare aumenta con il livello di associazione di fibronectina su queste superfici. In contrasto, proliferazione di MSC su acido ialuronico e condroitina solfato 4 è stato trovato per essere indipendenti di fibronectina o vitronectina vincolanti sulle superfici, suggerendo che queste gag influenzate proliferazione MSC attraverso diversi meccanismi. In conclusione, i risultati indicano che la GAG immobilizzazione su chitosano ponteggi fornisce un mezzo efficace per manipolare la proliferazione di MSC e ha un potenziale promettente per la regia di differenziazione MSC in tissue engineering applicazioni che impiegano il chitosano.
High Throughput Singola Cella Bioinformatica
I progressi nella biologia dei sistemi e la bioinformatica hanno evidenziato che nessuna popolazione cellulare è veramente uniforme e che il comportamento stocastico è una proprietà intrinseca di molti sistemi biologici. Di conseguenza, le misure di massa possono essere fuorviante anche quando particolare cura è stata presa per isolare un tipo di cellula, e le misurazioni una media di più popolazioni di cellule in un tessuto possono essere come ingannevoli come l'altezza media presso una scuola elementare. C'è un crescente bisogno di tecniche sperimentali in grado di fornire una combinazione di risoluzione della singola cella, popolazioni di cellule di grandi dimensioni e la capacità di monitorare le celle su più punti di tempo. In questo articolo, una piattaforma di citometria microtiter matrice è stata sviluppata per soddisfare questa esigenza e indagare l'eterogeneità e la stochasticity del comportamento delle cellule su base singola cella. La piattaforma è composta da un dispositivo microfabricated con matrici ad alta densità di dimensioni cella micropozzetti e software personalizzato per l'elaborazione automatica di immagini e analisi dei dati. Come sistema modello sperimentale, abbiamo utilizzato gli epatociti primari etichettati con sonde fluorescenti sensibili al potenziale di membrana mitocondriale e la generazione di radicali liberi. Le cellule sono state esposte a stress ossidativo e le risposte sono state monitorate in modo dinamico per ogni cella. I dati risultanti è stato poi analizzati usando le tecniche di bioinformatica come gerarchica e k-means clustering per visualizzare i dati e di identificare caratteristiche interessanti. I risultati hanno mostrato che clustering di dati dinamici non solo migliorato i confronti tra i gruppi di trattamento, ma ha anche rivelato un certo numero di modelli di risposta distinte all'interno di ciascun gruppo di trattamento. Heatmaps con clustering gerarchico fornito anche un complemento ricco di dati alle curve di sopravvivenza in un esperimento di dose risposta. La piattaforma di citometria microtiter matrice ha dimostrata di essere potente, facile da usare e in grado di fornire un quadro dettagliato dell'eterogeneità presente nelle risposte cellulari a stress ossidativo. Noi crediamo che la nostra piattaforma di citometria microtiter matrice avrà utilità generale per un'ampia gamma di questioni relative alla eterogeneità di popolazione cellulare, stochasticity biologici e comportamento delle cellule in condizioni di stress.
Lo Spessore Della Membrana è Un'importante Variabile Nella Membrana Ponteggi: Influenza Della Struttura Della Membrana Chitosano Sul Comportamento Delle Cellule
Le risposte delle cellule e dei tessuti di materiali polimerici sono orchestrate in parte dalle conformazioni delle proteine plasmatiche adsorbita. Quindi, le proprietà chimiche di una membrana polimerica che governano il comportamento di adsorbimento di proteine possono giocare un ruolo importante nel determinare le proprietà biologiche di ponteggi tessutale derivati da quel polimero. In questo studio, abbiamo esplorato il ruolo dello spessore di membrana come un fattore che influenza l'adesione cellulare e proliferazione su membrane chitosano con e senza associata covalentemente glicosaminoglicani. Ratto cellule mesenchimali (MSCs) coltivate su chitosano membrane di vari spessori dimostrata adesione cellulare significativamente migliorata, diffusione e proliferazione come spessore della membrana è stato aumentato. Epatociti di ratto visualizzati aumentata diffusione sul substrato con l'aumento di spessore della membrana, simile a MSCs. maggiore spessore ridotto la cristallinità complessiva della membrana, e i dati indicano che le risposte cellulari migliorate erano probabilmente a causa della maggiore adsorbimento del siero vitronectina, presumibilmente a causa di cristallinità ridotta membrana. Questi risultati dimostrano che lo spessore della membrana è una variabile importante design che può essere manipolata a base di chitosano impalcature per raggiungere la cella maggiore diffusione, la proliferazione e la funzione.
Consegna Di Cella: Dal Trapianto Di Cellule Per Ingegneria Di Organo
Popolazioni di cellule derivano da tessuti adulti e le cellule staminali possiedono una grande aspettativa per il trattamento di diverse malattie. Grandi sforzi sono stati fatti di generare cellule con impatto terapeutico da cellule staminali. Tuttavia, è chiaro che lo sviluppo di sistemi di consegnare tali cellule per indurre attecchimento efficiente, la crescita e la funzione è una reale necessità. Ponteggi biologiche e artificiale hanno ricevuto notevole attenzione per la loro potenziale applicazione terapeutica quando utilizzare tessuti di forma in vitro e facilitare l'attecchimento in vivo. In definitiva più sofisticati metodi per decellularization degli organi sono stati utilizzati con successo in applicazioni di medicina rigenerativa e ingegneria tissutale. Questi organi e tessuti decellularized sembrano fornire bioinductive proprietà di indurre homing, differenziazione e proliferazione delle cellule e molecole bioattive. La combinazione di decellularized gli organi e le cellule staminali possa migliorare notevolmente la sopravvivenza, attecchimento e controllo di destino delle cellule staminali trapiantate e loro utilità clinica ultimate, aprendo le porte a una nuova era di ingegneria di organo.
Organo Di Reengineering Attraverso Lo Sviluppo Di Un Trapiantabili Recellularized Trapianto Fegato Utilizzando La Matrice Fegato Decellularized
Trapianto ortotopico di fegato è il trattamento disponibile solo per la grave insufficienza epatica, ma attualmente è limitato dalla carenza di organi. Una sfida tecnica che finora ha limitato lo sviluppo di un trapianto di fegato tessutale è il trasporto di ossigeno e nutrienti. Qui mostriamo un nuovo approccio per generare trapiantabili innesti fegati utilizzando la matrice fegato decellularized. Il processo di decellularization conserva le caratteristiche strutturali e funzionali della rete microvascolare nativa, consentendo recellularization efficiente della matrice fegata con epatociti adulti e successiva perfusione per la coltura in vitro. L'innesto recellularized supporta funzione specifica del fegato secrezione di albumina, sintesi di urea e citocromo P450 espressione a livelli comparabili di fegato normale in vitro. Recellularized innesti fegati possono essere trapiantati in ratti, sostenere la sopravvivenza degli epatociti e funzione con minimo danno ischemico. Questi risultati forniscono una prova di principio per la generazione di un trapianto di fegato trapiantabili come un potenziale trattamento per una malattia del fegato.
