The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Hebrew was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Department of Cardiac Surgery, Children's Hospital Boston, Harvard Medical School
Lin, R., Melero-Martin, J. M. Bioengineering Human Microvascular Networks in Immunodeficient Mice. J. Vis. Exp. (53), e3065, doi:10.3791/3065 (2011).
העתיד של הנדסת רקמות ותאים טיפולים מבוססי לשחזור רקמות סביר לסמוך על היכולת שלנו ליצור רשתות כלי דם תפקודית in vivo. בהקשר זה, את החיפוש אחר מודלים ניסיוניים לבנות רשתות כלי דם in vivo הוא בעל חשיבות עליונה 1. ההיתכנות של כלי הדם רשתות bioengineering in vivo הראו הראשונה באמצעות רקמת הנגזרות אנושי לתאי אנדותל בוגרים (ECS) 2-4, עם זאת, כגון לתאי אנדותל עצמיים לבעיות ההווה לשימוש קליני רחב, כי הם קשה להשיג בכמויות מספיקות דורשים קציר מ vasculature הקיים. מגבלות אלה שיזמו את החיפוש אחר מקורות אחרים של ECS. הזיהוי של המושבה יוצרי לתאי אנדותל (ECFCs) בדם הציג הזדמנות הלא פולשני להשיג ECS 5-7. אנו מחברים אחרים הראו כי מבוגרים ECFCs דם טבורי שמקורם יש את היכולת ליצור רשתות כלי דם תפקודית in vivo 7-11. חשוב מכך, מחקרים אלה הראו גם כי כדי להשיג ברשתות כלי הדם יציב ועמיד, ECFCs דורשים שיתוף ההשתלה עם תאים perivascular. Assay המתואר כאן מדגים את הרעיון הזה: אנו מראים כיצד האדם הנגזרות ECFCs דם טבורי ניתן בשילוב עם מח עצם שמקורם בתאי גזע mesenchymal (MSCs) כמו השעיה תא בודד בתוך ג'ל קולגן / פיברונקטין / פיברינוגן כדי ליצור אנושי פונקציונלי רשת כלי דם בתוך 7 ימים לאחר ההשתלה לעכבר immunodeficient. הנוכחות של ECFC מצופה לומן האנושי המכיל אריתרוציטים מארח ניתן לראות ברחבי שתלים המציין לא רק את היווצרות (דה נובו) של רשת כלי הדם, אלא גם את הפיתוח של anastomoses פונקציונלי עם מערכת הדם המארח. מודל זה Murine של רשת bioengineered כלי הדם האנושי הוא אידיאלי עבור מחקרים על המנגנונים תאית ומולקולרית של היווצרות האדם רשת כלי הדם לפיתוח אסטרטגיות vascularize רקמות מהונדסות.
1. הכנה
2. תרבות של דם טבורי האדם נגזר האנדותל המושבה תאים יוצרי (ECFCs)
פרוטוקול זה מניח צלוחיות קפוא של ECFC זמינים במעבדה לפני הניסוי הזה. ECFC יכול להיות מבודד שבריר התא mononuclear הדם או חבל הטבור או דם היקפי מבוגר כפי שתואר לעיל 7.
חזור על הליך זה עבור הקטעים הבאים. עקוב אחר מספר את המעבר כפי אוכלוסיית תאים מורחבת. ECFCs ישמש בין 4-8 קטעים.
3. תרבות של מח עצם האדם, נגזר גזע תאים mesenchymal (MSCs)
פרוטוקול זה מניח צלוחיות קפוא של MSC אדם זמין במעבדה לפני הניסוי הזה. MSC יכול להיות מבודד מח עצם aspirates כפי שתואר לעיל 11.
חזור על הליך זה עבור הקטעים הבאים. עקוב אחר מספר את המעבר כפי אוכלוסיית תאים מורחבת. MSCs ישמש בין 4-8 קטעים.
4. Resuspension של תאים פתרון קולגן / פיברונקטין / פיברינוגן (יום 0)
לפני הניסוי, לוודא שיש מספיק ECFCs MSCs בתרבות; 0.8x10 6 ECFCs ו 1.2x10 6 MSCs יידרש שתל כל ועכבר.
5. הזרקה לתוך עכבר עירום Immunodeficient (יום 0)
כל הניסויים בבעלי חיים תבוצע עם 6 שבועות הישן athymic בעירום (נו / נו) בעכברים.
6. קציר (יום 7)
7. הערכה: היסטולוגיה (H & E) אימונוהיסטוכימיה (hCD31)
8. נציג תוצאות

באיור 1. מראה אופייני של ECFC ותרבויות MSC. בניגוד micrographs שלב הצגת מראה אופייני ECFCs ו MSCs בתרבות. (א) monolayer ומחוברות דם טבורי שמקורם ECFCs הצגת מורפולוגיה אופיינית חלוק אבן של בתאי האנדותל. (ב) אדם מח עצם הנגזרות MSCs הצגת מורפולוגיה צורה ציר. Scaler ברים, אממ 200.

איור 2. מראה של אטמי explanted ביום 7. דם חבל הטבור נגזר האדם ECFCs ועצמות מח הנגזרות MSCs היו משובצים קולגן / פיברונקטין / הפיברין ג'ל מושתל מתחת לעור לעכברים בעירום כמתואר בטקסט. (א) לאחר 7 ימים, פעם אחת על העכבר כבר מורדמים, לחתוך את העור בסמוך לאזור הזריקה ולחשוף את התקע תא / ג'ל על ידי מרפרף על העור. (ב) מראה של התקע הוסר בניתוח של העכבר לפני קיבוע בפורמלין. הצבע האדום של השתל היא אינדיקציה של כלי הדם.

איור 3. זיהוי היסטולוגית של רשת כלי דם בתוך תקעים explanted. Hematoxilin ו Eosin (H & E) סעיפים מוכתם שנלקחו בחלק האמצעי של אטמי explanted. (א) בהגדלה נמוכה (10x) מיקרוסקופ הצגת השתל (מסומן בקו מקווקו צהוב) בהקשר של הרקמות סביב המארח (כלומר, רקמת שומן שרירי השלד). (ב) הגדלה גבוהה (40X) מיקרוסקופ microvessels מרובות הצגת (צהוב ראש החץ מצביע על חלק מהם) בתוך התקע; microvessels ניתן לזהות מבנים lumenal המכילה כדוריות דם אדומות.

איור 4. זיהוי immunohistochemical של האדםלומן. Immunohistochemically סעיפים מוכתם שנלקחו בחלק האמצעי של אטמי explanted. מכתים בוצע באמצעות העכבר חד שבטיים אנטי אנושי CD31 (hCD31) נוגדנים מן DakoCytomation (Clone JC70A;. חתול # M0823) בשעה דילול 1:100; גרעיני תאים היו counterstained עם hematoxilin. (א) בהגדלה נמוכה (10x) מיקרוסקופ הצגת השתל (המסומנים בקו מקווקו שחור) בהקשר של הרקמות סביב המארח. אדם ספציפי, CD31 חיובי microvessels מוכתמים בצבע חום (מכתים peroxidase). (ב) מיקרוסקופ גבוהה (40X) הגדלה הצגת מספר האנושי microvessels (ראש חץ שחור מצביע על כמה hCD31 חיובי לומן) בתוך התקע.
זהו דגם ניסיוני של רשתות bioengineering אדם כלי הדם. המאפיינים העיקריים של מודל זה הם: 1) microvessels נוצרים תאים אנושיים שבודדו שלאחר הלידה רקמות (כלומר, הדם במח העצם); 2) microvessels נוצרות חיה מבוגר: 3) microvessels אינם נובעים מראש קיימים (מארחת) כלי אלא שהם יצרו, דה נובו, מתוך תאים בודדים המרחפים ג'ל מתאים.
אנגיוגנזה ממלא תפקיד חשוב ב assay זה בגלל קשרים vasculature Murine נדרשים כדי להשיג התא מלא כלי דם אדומים, אחד תפקודית לקריאה החוצה assay זה. בנוסף, מיאלואידית התאים לארח מגויסים כדי השתל בהשתלות בימים הראשונים לפרסם, הם נחוצים ליצירת כלי דם חדשים המיטה 12.
זה הדגם הניסיוני מציעה מערכת צדדי, מודל לכימות, פשוטה יחסית ללמוד שלאחר הלידה היווצרות של רשתות כלי דם אדם in vivo. בנוסף, assay זה היא פשוטה לביצוע, הוא אינו מחייב חתך או ניתוח. המודל יכול לשמש כדי לחקור את הפוטנציאל vasculogenic מקורות שונים של תאים האנדותל perivascular האדם. המודל יכול לשמש עבור מסך אנטי ו / או הפרו vasculogenic תרכובות. לבסוף, המודל יכול לשמש כדי ללמוד את התפקיד (ים) של גנים ספציפיים במבנה ותפקוד של רשת כלי הדם מורכב האנדותל האדם.
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
עבודה זו נתמכה חלקית על ידי מענק K99EB009096 NIH-01A1 אל JM-M.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Endothelial Basal Medium, EBM-2 | Lonza Inc. | CC-3156 | |
| EGM-2 SingleQuot supplements | Lonza Inc. | CC-3162 | |
| Glutamine-penicillin-streptomycin solution, 100x GPS | Mediatech, Inc. | 30-009-CI | |
| Mesenchymal Stem Cell Growth Medium BulletKit, MSCBM/MSCGM | Lonza Inc. | PT-3001 | |
| High glucose Dulbecco’s Modified Eagle Medium, 1x DMEM | Invitrogen | 11995-073 | |
| MEM Non-essential amino acid solution, 100x NEAA | Invitrogen | 11140-050 | |
| High glucose Dulbecco’s Modified Eagle, powdered DMEM | Invitrogen | 12100-046 | |
| HEPES Buffer solution | Invitrogen | 15630-080 | |
| Cultrex Bovine Collagen I solution | Trevigen Inc. | 3442-050-01 | |
| Cultrex Human Fibronectin | Trevigen Inc. | 3420-001-01 | |
| Fibrinogen from bovine plasma | Sigma-Aldrich | F8630-1G | |
| Gelatin | Fisher Scientific | DF0143-17-9 | |
| Dulbecco’s phosphate buffered saline, PBS | Invitrogen | 14190-250 | |
| Trypsin-EDTA solution, 1x | Invitrogen | 25300-054 | |
| Isoflurane, liquid for inhalation | Buxter Healthcare Corporation | NDC 10019-360-40 | |
| Thrombin from bovine plasma | Sigma-Aldrich | T4648-1KU | |
| Formalin Solution, Neutral Buffered | Sigma-Aldrich | HT501128 | |
| Monoclonal Mouse Anti-Human CD31 Antibody | Dako | M0823 | Clone JC70A |