2022年11月11日
在心脏病学领域,细胞和分子功能实验的金标准是心肌细胞。本文介绍了对非兰格多夫技术进行的改进,用于分离小鼠心肌细胞。
该技术比最常用的兰格多夫装置技术更可靠、更高效,且无需大量练习或培训。该技术的主要优势在于限制了缺血时间,因为初始灌注是在体内进行的。在操作该技术时,必须避免灌流管路中产生气泡,并避免心脏在消化过程中过度移动,这些因素都可能降低细胞得率。
本技术的示范者为马克·齐奥洛博士实验室的研究生莎拉·斯特吉尔(Sarah Sturgill)。首先使用新配制的灌流缓冲液冲洗温控歧管。具体操作为:旋入27号针头,并使用鲁尔锁接头排除气泡。
确保无气泡残留。为分离心肌细胞,暴露完全麻醉小鼠的胸骨,在中线外侧,从肋骨近端剪至腋窝。随后剪开膈肌,注意剪切深度较浅,以避免损伤心脏。
用止血钳夹住胸骨,将肋骨向后折叠以暴露胸腔。轻轻移除心脏表面的心包膜,然后在靠近心脏处的下腔静脉远端剪开。使用27号针头在1分钟内向右心室注射3毫升冰冻澄清缓冲液。
接下来,用镊子夹住心脏,将其从体内拉出,并尽可能暴露主动脉。然后使用止血钳夹闭升主动脉,并切除心脏。
迅速将夹住的心脏转移至含有10毫升温热灌注缓冲液的聚丙烯培养皿盖中。将夹住的心脏放入支撑平台,并使用连接在多通管上的固定27号针头,在五分钟内向左心室注入10毫升温度控制在37摄氏度的灌注缓冲液。随后,将夹住的心脏及其支撑平台转移至含有约5毫升消化缓冲液的培养皿中。
将输入端的注射器更换为含有25毫升消化缓冲液的50毫升注射器。在注射前,清除 manifold 中的所有气泡及残留的灌注缓冲液。小心地将针头重新插入左心室心尖的相同位置。
借助灌注泵,使用50毫升注射器将37摄氏度的消化缓冲液注入左心室,持续15分钟。通过校准至排出37摄氏度溶液的水浴夹套控制溶液温度。在将心室组织转移至10毫升烧杯前,将其与心房分离。
向烧杯中加入 3 毫升消化缓冲液,用锋利的剪刀将心室组织剪成较大的组织块。用铝箔覆盖烧杯,置于已预热至 37 °C 的摇动水浴中孵育 5 分钟。弃去上清液后,将组织块重悬于 3 毫升消化缓冲液中,吹打约 4 分钟,直至形成均一的混合物。
操作完成后,使用70微米尼龙细胞滤网将细胞过滤至一个50毫升聚丙烯管中。用3毫升消化缓冲液冲洗尼龙细胞滤网。将滤液转移回14毫升圆底聚丙烯管中,并进行离心。
将沉淀重悬于3毫升终止缓冲液之前,弃去上清液。向细胞悬液中加入54微升100毫摩尔/升氯化钙储备液,使终浓度为1.8毫摩尔/升氯化钙。静置活细胞10分钟,去除含有死细胞的上清液。
将细胞沉淀重悬于保存溶液后,细胞可用于功能实验和培养。分离细胞的明场显微镜图像显示,小鼠心肌细胞的分离获得了杆状静息细胞,无膜出泡或边缘圆缩现象。细胞得率约为80%,且存活率高,表明该分离技术成功。
为了成功分离,最重要的是从灌流装置中去除气泡,并将针头插入心脏的同一孔洞中。分离后,心肌细胞可用于细胞和分子水平的功能实验。
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本文介绍了一种可靠且高效的小鼠心肌细胞分离技术,无需经过 extensive training 即可操作。该方法通过在体内进行初始灌注,最大限度地缩短了缺血时间。
稳定分离高质量的小鼠心肌细胞对于早期发现阶段的心脏靶点验证和机制性风险排除至关重要。该简化且无需兰格多夫(Langendorff)装置的实验方案可降低技术门槛并减少缺血性干扰,从而实现可靠的多功能检测,为项目筛选和预测可信度提供依据。该方法支持可扩展且可重复的操作流程,对于心血管研发中跨项目的可比性具有重要意义。
该分离方案适用于早期发现与检测方法开发的衔接阶段,可提供高质量的心肌细胞,用于功能检测、筛选及转化研究。