2018年11月26日
该方法通过基于渗透冲击和离子型去污剂灌注的简单方案,实现对复杂实体器官的脱细胞处理,同时最大程度减少对器官基质的破坏。该技术包含一种新颖的人类心脏脱细胞方法,将心脏置于加压袋内,并对流动动力学和细胞碎片流出进行实时监测。
该方法有助于解答有关构建可血管化支架的关键问题,而可血管化支架正是组织工程领域的圣杯。该技术的主要优势在于,采用倒置方向的加压袋可提高对不可移植人源器官的脱细胞效率,并使我们能够在适当的 timeframe 内以无菌方式完成操作。为准备心脏的脱细胞处理,首先应进行内部检查以排除可能存在的缺陷。
如果存在房间隔缺损,使用适当的缝线进行缺损修补。接着,用2-0丝线结扎上腔静脉和下腔静脉。用5-0 PROLENE缝线缝合右心房壁,并将主动脉从主肺动脉上分离,以备后续插管。
根据血管的直径,将连接器插入主动脉和肺动脉,并用2-0丝线缝合固定连接器。通过其中一个肺静脉开口,将导管经左心房插入左心室,将灌注管路连接至主动脉中的连接器,将流出管路连接至肺动脉中的连接器。将准备好的心脏以倒置方向放入聚酯袋中,再将该袋放入灌流容器内。
根据容器的直径,将各管路连接至橡胶塞上相应的端口,并将橡胶塞插入灌注容器的盖子中,以密封聚酯袋。然后通过橡胶塞的灌注端口灌注PBS,以确认肺动脉及插入左心室的管路有流出液,并利用此流动清除血管系统内残留的血液痕迹。当心脏准备就绪后,将组装好的生物反应器垂直放置,并将灌注管路、压力头管路、肺动脉流出管路以及生物反应器引流管路连接至灌注用生物反应器顶部橡胶帽表面的端口。
然后,在主动脉根部压力恒定为120毫米汞柱的条件下,依次使用高渗溶液脱细胞4小时,低渗溶液脱细胞2小时,十二烷基硫酸钠(SDS)溶液脱细胞120小时,最后用120升磷酸盐缓冲液(PBS)进行终末冲洗。在PBS冲洗的最后10升中,向灌注液中加入500毫升无菌的2.1%过氧乙酸溶液(用10 N氢氧化钠中和),以对支架进行灭菌。通常,在脱细胞过程中,随着灌注液从高渗转变为低渗,进入主动脉的流速会逐渐降低。
相比之下,当灌注液从低渗溶液更换为SDS时,流速增加,此时灌注流速表现出波动。肺动脉流出率在高渗和低渗溶液作用下呈现相似趋势。然而,在SDS灌注期间,流出率总体呈下降趋势。
随着不同试剂通过血管灌注,冠状动脉灌注效率也会随时间推移而下降。由于肺动脉和左心室的流出灌注液被同时收集,可通过光谱法比较两者所含碎片的含量。在灌注过程中,两处血管流出液的浊度均随时间逐渐降低,但在初始灌注阶段,肺动脉流出液的浊度变化较左心室更为显著,颜色改变更为迅速。
通过对六个人类脱细胞心脏进行二辛可宁酸蛋白测定,评估流出液浊度与细胞碎片之间的相关性,结果显示蛋白质浓度与流出液浊度之间存在线性关系。在实施该操作过程中,重要的是监测灌注流速,并定期收集灌注液,以实际监控灌注进程。完成该操作后,可采用其他技术(如力学性能评估或无菌检测)来评价支架的保真度及其在再细胞化以生成功能性心肌组织中的潜在应用价值。
该技术问世后,为再生医学和组织工程领域的研究人员探索全血管化器官的构建开辟了道路,彻底改变了实体器官移植领域。请注意,操作人体器官、组织以及SDS等化学试剂可能具有极高危险性,进行本实验时务必穿戴适当的个人防护装备。
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该方法采用一种简单的方案,可实现复杂实体器官(特别是人类心脏)的脱细胞化,同时最大限度地减少器官基质的破坏。该技术利用加压袋对流动动力学和细胞碎片流出进行实时监测。
采用倒置加压袋法对整个人类心脏进行脱细胞处理,可制备出具有血管化的支架,用于心脏组织工程,以应对可移植器官的迫切需求。该方法通过保留细胞外基质结构并实现对灌注动态的实时监测,支持可预测的风险评估,从而为评估支架质量及再细胞化潜力提供依据。该技术因此成为推动生物人工心脏研发、减少对供体器官依赖的一项基础性能力。
该方法通过提供一种源自人类的血管化支架平台,将靶点验证、先导化合物鉴定到临床前评价的整个发现过程整合为一体。