تطوير عضوي نموذج متعددة الخلايا ثلاثي الأبعاد من الأمعاء الغشاء المخاطي الإنسان نمت في ظل الجاذبية

Summary

خلايا تنمو في (3-D) بيئة ثلاثية الأبعاد تمثل تحسنا ملحوظا خلال زراعة الخلايا في بيئات 2-D (على سبيل المثال، قوارير أو أطباق). نحن هنا وصف تطوير نموذج عضوي النمط 3-D متعددة الخلايا في الغشاء المخاطي في الأمعاء البشرية المستزرعة في ظل انعدام الجاذبية التي تقدمها الدورية جدار الأوعية الدموية (RWV) المفاعلات الحيوية.

Abstract

لأن الخلايا التي تنمو في (3-D) بيئة ثلاثية الأبعاد لديها القدرة على سد العديد من الثغرات في زراعة الخلايا في بيئات 2-D (على سبيل المثال، قوارير أو أطباق). في الواقع، من المسلم به على نطاق واسع أن الخلايا المزروعة في قوارير أو أطباق تميل إلى التقليل من التمييز وفقدان الميزات المتخصصة التابعة للأنسجة التي تشتق منها. حاليا، هناك أساسا نوعان من نظم الاستزراع 3-D حيث هي المصنفة الخلايا في السقالات محاكاة المصفوفة خارج الخلية الأم (ECM): (أ) نماذج ثابتة ونماذج (ب) باستخدام المفاعلات الحيوية. كان الانطلاقة الأولى للساكنة نماذج 3-D. نماذج 3-D باستخدام المفاعلات الحيوية مثل الدورية جدار الأوعية الدموية (RWV) المفاعلات الحيوية هي تطور أكثر حداثة. تم تطوير المفهوم الأصلي للالمفاعلات الحيوية RWV في مركز جونسون للفضاء التابع لناسا في 1990s في وقت مبكر، ويعتقد أن التغلب على القيود المفروضة على نماذج ثابتة مثل تطوير ميتة، النوى الميتة. في المفاعلات الحيوية RWV قد تحايل عشرهو المشكلة عن طريق توفير ديناميات السوائل التي تسمح للنشر كفاءة من المواد المغذية والأكسجين. هذه المفاعلات الحيوية تتكون من قاعدة المدورة التي تعمل على دعم وتدوير شكلين مختلفين من السفن الثقافة التي تختلف من حيث النوع مصدر التهوية: (1) بطء تحول السفن الجانبي (STLVs) مع مكساج المشارك المحوري في المركز، أو (2 ) سفن ارتفاع نسبة الارتفاع (HARVs) مع الأوكسجين عبر، سيليكون المطاط غشاء نقل الغاز مسطح. هذه السفن تسمح نقل الغاز كفاءة مع تجنب تشكيل فقاعة ويترتب على ذلك الاضطراب. هذه الظروف تؤدي إلى تدفق الصفحي والحد الأدنى من قوة القص أن النماذج خفض الثقل (الجاذبية الصغرى) داخل سفينة الثقافة. نحن هنا وصف تطوير نموذج عضوي النمط 3-D متعددة الخلايا في الغشاء المخاطي المعوي البشري يتكون من خط الأمعاء الظهارية الخلايا والخلايا الليمفاوية الإنسان الأساسية، والخلايا البطانية والخلايا الليفية مثقف تحت الجاذبية الصغرى التي تقدمها مفاعل حيوي RWV. </ P>

Introduction

وذكرت تقارير ان الانطلاقة الأولى في بناء نموذج 3-D في وقت مبكر من 1980s عندما بدأ العلماء للتحقيق في أنواع مختلفة من سقالة (على سبيل المثال، laminin، نوع الكولاجين الأول، الكولاجين الرابع، والفيبرونكتين) والكوكتيلات من عوامل النمو لتحسين خلية الى خلية والتفاعلات ECM من "ثابت" نماذج 3-D ^1-7. ومنذ ذلك الحين، كانت المشكلة الرئيسية مع هذه النماذج القيود في نقل المواد المغذية والأكسجين داخل المتوسطة والأنسجة يبني ^8. وعلى النقيض من الخلايا في البيئة في الجسم الحي الذي يتلقى تدفق مستمر من المواد المغذية والأكسجين من المحيط شبكات الأوعية الدموية، وطبيعة ثابتة من هذه النماذج تعيق التوزيع الفعال من....

Protocol

بيان الأخلاق: جمعت جميع عينات الدم من المتطوعين الذين شاركوا في عدد بروتوكول HP-00040025-1. وافقت جامعة ميريلاند مجلس المراجعة المؤسسية هذا البروتوكول وأذن جمع عينات الدم من المتطوعين الأصحاء للدراسات المدرجة في هذه المخطوطة. وأوضح أن الغرض من هذه الدراسة للمتطوعين، وجميع المتطوعين أعطى علم، وقعت الموافقة قبل سحب الدم.

ملاحظة: انظر الجدول رقم 1 لإعداد ملحق المتوسط. انظر الجدول 2 لإعداد وسائل الإعلام والثقافة 3-D.

1. إعداد السفن الثقافة

Results

سابقا كنا المهندسة 3-D نموذج عضوي النمط متعددة الخلايا في الغشاء المخاطي المعوي البشري يتكون من خط الأمعاء الظهارية الخلايا والخلايا الليمفاوية الإنسان الأساسية، والخلايا البطانية والخلايا الليفية مثقف في ظل ظروف الجاذبية الصغرى ²⁴ (الشكل 1). كانت جزءا لا يتجزأ الخلايا الليفية والخلايا البطانية في الكولاجين أنا المصفوفة المخصب مع إضافي الأمعاء الطابق السفلي بروتينات غشاء ⁴⁵ (أي، laminin، الكولاجين الر.......

Discussion

في هذا المخطوط، وصفنا تطوير نموذج الهندسة البيولوجية من الغشاء المخاطي المعوي البشري يتكون من أنواع الخلايا مضاعفات بما في ذلك الخلايا الليمفاوية الإنسان الأساسية، الخلايا الليفية، والخلايا البطانية، وكذلك الأمعاء خطوط الخلايا الظهارية ^24. في هذا النموذج 3-D، ومثقف خلايا داخل المصفوفة خارج الخلية الكولاجين الغنية في ظل ظروف الجاذبية الصغرى ^24.

كما هو موضح سابقا، وأبرز ملامح هذا النموذج هي: <.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
رباعي الدوار / وعاء الجدار الدوار المستقل (RWV)   ؛	Synthecon	RCCs-4DQ	لما يصل إلى 4 سفن. تتوفر أيضا نماذج ذات سفن أكثر أو أقل.
Synthecon	D-405	القابل للتصرف سعة 50 مل	مع 4 أوعية
ظهارية HCT-8	ATCC	CCL-244
CCD-18Co الخلايا الليفية	ATCC	CRL-1459
الخلايا البطانية للوريد السري البشري	ATCC	CRL-1730	HUVEC
عامل نمو الخلايا الليفية - أساسي & nbsp ؛	Sigma	F0291	bFGF
عامل الخلايا الجذعية	سيجما	S7901	SCF
عامل نمو خلايا الكبد	Sigma	H1404	HGF
Endothelin 3	Sigma	E9137
Laminin	Sigma	L2020	معزولة من الفأر Engelbreth-Holm-Swarm ورم
عامل النمو البطاني الوعائي	Sigma	V7259	VEGF
عامل مثبط لسرطان الدم	سانتا كروز	sc-4377	(LIF
Adenine	Sigma	A2786
الأنسولين	Sigma	I-6634
3،3 '، 5-triiodo-L-thyronine   ؛	سيجما	T-6397	T3
توكسين الكوليرا	سيجما	C-8052
فيبرونيكتين	BD	354008	معزولة من البلازما البشرية
apo-Transferrin	Sigma	T-1147
Heparin	Sigma	H3149
Heparan sulfate  proteoglycan	Sigma	H4777	معزولة من الغشاء القاعدي للفأر  ورم Engelbreth-Holm-Swarm
Collagen IV	Sigma	C5533	معزول من المشيمة
البشرية مصل بقري الجنين المعطل بالحرارة	Invitrogen	10437-028
D-MEM ، مسحوق	Invitrogen	12800-017
10٪ فورمالين & ndash ؛ PBS	فيشر ساينتفيك	SF100-4
الكولاجين البقري من النوع الأول   ؛	Invitrogen	A1064401
Trypsin-EDTA	فيشر Scientific	MT25-052-CI
بيروفات الصوديوم	Invitrogen	11360-070
Gentamicin	Invitrogen	15750-060
البنسلين / الستربتومينسين	Invitrogen	15140-122
L-Glutamine	Invitrogen	25030-081
Hepes	Invitrogen	15630-080
Ham's F-12	Invitrogen	11765-054
Basal Medium Eagle	Invitrogen	21010-046	BME
RPMI-1640	Invitrogen	11875-093
Endothelial	المتوسطة	Lonza CC-3156	EBM-2
	Millipore	02-102	ECGS