Erzeugung ventrikulärer Schweineschnitte: Eine Vibratom-basierte Technik zur Herstellung ultradünner Scheiben von Schweineherzgewebe
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Biologie
0 Ansichten • 4:58 Min. • July 8th, 2025
Säugetier-Herzgewebeschnitte - ultradünne Scheiben von lebensfähigem Herzgewebe aus Säugetierventrikeln - behalten die Architektur und Physiologie des Herzgewebes bei und sind damit Modellsysteme für die translationale kardiovaskuläre Forschung.
Um Herzgewebescheiben von Schweinen zu erzeugen, legen Sie ein frisch entnommenes Schweineherz in eine Schale mit gekühlter kardioplegischer Lösung, die die Herzaktivität vorübergehend stoppt und das Herz schützt. Präparieren Sie das Herz, um den linken Ventrikel zu isolieren, und schneiden Sie ihn anschließend in gleichmäßig große Gewebeblöcke. Befestigen Sie den Gewebeblock mit Gewebekleber flach auf dem vorgefertigten Agarblock, der an der Basis des Vibratom-Probenhalters befestigt ist, wobei das Herzepikard - die äußere Schicht des Herzens - nach unten zeigt.
Übertragen Sie den Probenhalter in die gekühlte, sauerstoffhaltige, mit Puffer gefüllte Vibratom-Schneideschale, um die physiologischen Bedingungen des Gewebes zu erhalten, und kühlen Sie ihn während des Schneidens. Passen Sie die Höhe und die Schnittparameter des Vibratomus-Sägeblatts basierend auf der gewünschten Gewebeschnittdicke an. Während des Laufs schiebt sich die vibrierende Klinge vor und dringt in den Gewebeblock ein.
Der Agar sorgt für Stabilität des Gewebeblocks während des Schneidens und hält die Klinge auf einem Weg, wodurch gleichmäßig intakte Herzgewebeschnitte mit ausgerichteten Myokardfasern erzeugt werden. Sammeln Sie die Gewebescheiben und überführen Sie sie in ein sauerstoffreiches Pufferbad, um Gewebeschäden zu reduzieren. Die kardialen Gewebeschnitte sind bereit für die nachgelagerte Analyse.
Um Gewebescheiben von Schweineherzen zu erhalten, fügen Sie zuerst Eis in den Gewebebadkühlmantel eines Vibratoms und fügen Sie die Tyrode-Lösung in das Bad hinzu. Verwenden Sie ein 1-Liter-Plastikgefäß, um das geschmolzene Eis aufzufangen, das aus dem Kühlmantel des Gewebebads abläuft, und geben Sie die Schweineherzen in ein Tablett mit 1 Liter frischer, kalter, kardioplegischer Lösung in einer Biosicherheitswerkbank.
Verwenden Sie einziehbare, sterile Skalpelle, um das Herz zu präparieren, um den linken Ventrikel zu isolieren, und schneiden Sie den linken Ventrikel mit rechteckigen Rasierklingen in 1 bis 2 Kubikzentimeter große Blöcke. Lege einen Gewebeblock zum Schneiden beiseite und lege die restlichen Gewebeblockstücke in ein 50-Milliliter-Röhrchen mit kalter Tyrode-Lösung auf Eis.
Massieren Sie den reservierten Gewebeblock sanft und geben Sie 1 bis 2 Tropfen Gewebekleber auf den Metallprobenhalter des Vibratoms. Kleben Sie ein Stück 4%iger Agarblock mit einer Oberfläche von etwa 1 Quadratzentimeter auf den Kleber und geben Sie 1 bis 2 Tropfen Gewebekleber auf den Agar.
Befestigen Sie den Herzblock mit der Herzepikardseite nach unten am Agar, wobei das Gewebe so flach wie möglich an der Halterung anliegt, und platzieren Sie den Gewebehalter mit dem Herzblock in das Schnittbad des Vibratoms.
Es ist wichtig, den Herzblock mit der Herz-Epikard-Seite nach unten auf den Gewebekleber auf den Agar zu kleben und sicherzustellen, dass das Gewebe so flach wie möglich ist.
Befestigen Sie dann den Sauerstoffschlauch an dem Schneidebad und der mit Tyrode-Lösung gefüllten Metallschale und legen Sie 40-Mikrometer-Zellsiebe auf die Metallschale, um die Herzgewebeabschnitte beim Schneiden zu sammeln. Verwenden Sie die Vibrations-Bediensoftware, um die Höhe der Klinge und der Probe so einzustellen, dass sich die Klinge nahe an der Oberseite des Gewebes, aber unterhalb der Papillenmuskulatur befindet und die Flüssigkeit das Gewebe und die Klinge bedeckt.
Wählen Sie Erweitert, um anzupassen, wo mit dem Schneiden des Gewebes begonnen werden soll. Drücken Sie Slice, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, und bewegen Sie die Klinge mit dem Knopf zum Rand des Gewebes. Drücken Sie erneut Slice, um den Vorgang zu stoppen, und Forward, um den Vorgang zu deaktivieren. Passen Sie dann die Schnittparameter wie angegeben an und drücken Sie Schneiden, um mit dem Schneiden des Gewebes zu beginnen. Wenn die Klinge das Ende des Gewebes erreicht, aber bevor sie auf das Ende des Probenhalters trifft, drücken Sie erneut Schneiden, um zu stoppen, und drücken Sie die Eingabetaste, um in die Ausgangsposition zurückzukehren.
Wenn die Scheiben ihre volle Länge erreicht haben und von guter Qualität zu sein scheinen, verwenden Sie eine Pasteur-Plastikpipette, die mit kalter Tyrode-Lösung gefüllt ist, um das Gewebe vorsichtig aus dem Bad zu sammeln, indem Sie eine Pinzette und eine Federschere verwenden, um die Scheibe bei Bedarf aus dem Herzen zu verschieben. Legen Sie jede gesammelte Scheibe in ein einzelnes Zellsieb in das sauerstoffreiche Tyrode-Bad und drücken Sie das Gewebe mit der Pipette auf die Oberfläche des Zellsiebs.
Übersicht
In diesem Artikel werden die Methodik zur Herstellung ultradünner Schnitte aus lebensfähigem Schweineherzgewebe beschrieben, die als Modellsysteme für die kardiovaskuläre Forschung dienen. Das Verfahren umfasst sorgfältige Dissektions- und Schneidetechniken, um die Gewebeintegrität und physiologischen Bedingungen aufrechtzuerhalten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Kardiovaskuläre Forschung
- Gewebetechnik
- Translationale Medizin
Hintergrund
- Schnittpräparate von Säugetier-Herzmuskelgewebe bewahren die Architektur und Physiologie des Herzmuskelgewebes.
- Schweineherzen werden aufgrund ihrer anatomischen Ähnlichkeit zu menschlichen Herzen verwendet.
- Die Aufrechterhaltung physiologischer Bedingungen während des Schneidens ist entscheidend für die Gewebeviabilität.
- Schnittpräparate von Herzmuskelgewebe eignen sich für nachgeschaltete Analysen in kardiovaskulären Studien.
Zweck der Studie
- Entwicklung einer zuverlässigen Methode zur Herstellung lebensfähiger Herzgewebeschnitte aus Schweinesherzen.
- Sicherstellung der Erhaltung der Gewebearchitektur und -funktion für Forschungsanwendungen.
- Erleichterung weiterer Untersuchungen zur Herzphysiologie und -pathologie.
Verwendete Methoden
- Gewinnung von Schweineherzen und Einlegen in eine kardioplegische Lösung.
- Präparation des Herzens zur Isolierung des linken Ventrikels und Zerschneiden in Gewebeproben.
- Schneiden des Gewebes mit einem Vibratom unter Aufrechterhaltung physiologischer Bedingungen.
- Sammlung der Gewebeschnitte in einem mit Sauerstoff gesättigten Pufferbad, um Schäden zu minimieren.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Erzeugung homogener kardialer Gewebeschnitte mit ausgerichteten myokardialen Fasern.
- Erhaltung der Gewebeviabilität und physiologischen Bedingungen während des gesamten Schnittprozesses.
- Entwicklung eines Protokolls für die nachgeschaltete Analyse kardialer Gewebeschnitte.
- Nachweis der Durchführbarkeit der Verwendung porciner kardialer Schnitte für translationsorientierte Forschung.
Schlussfolgerungen
- Die beschriebene Methode bietet einen zuverlässigen Ansatz zur Herstellung von Herzgewebeschnitten.
- Diese Schnitte können in verschiedenen Anwendungen der kardiovaskulären Forschung eingesetzt werden.
- Zukünftige Studien können auf dieser Methodik aufbauen, um die Herzfunktion und Herzerkrankungen zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Schweinescheiben des Ventrikels bieten ein physiologisch relevantes Modell für die kardiovaskuläre Wirkstoffforschung, da sie die native Gewebearchitektur und -funktion erhalten. Dieser Ansatz unterstützt die mechanistische Risikominderung, indem er die direkte Beurteilung der Wirkstoffeffekte auf die myokardiale Physiologie in einem krankheitsrelevanten System ermöglicht. Die Methode erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Validierung von Zielstrukturen und der Identifizierung von Leitverbindungen in frühen Entwicklungsstadien.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen in intaktem ventrikulärem Gewebe mit ausgerichteten myokardialen Fasern.
- Operationaler Wert: Unterstützt die funktionelle Zielvalidierung, indem die Gewebeviabilität und physiologischen Bedingungen während des Schneidens aufrechterhalten werden.
- Prädiktiver Wert: Erleichtert die Auswahl präklinischer Modelle, indem ein translationsfähiges System bereitgestellt wird, das der menschlichen Herzphysiologie entspricht.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt gleichmäßige, ultradünne Gewebeschnitte, die für pharmakologische Tests und Dosis-Wirkungs-Profiling geeignet sind.
- Operativer Wert: Liefert reproduzierbare Präparationen durch standardisierte Schneidparameter am Vibratom und oxygenierte Pufferbedingungen.
- Eignung für Assays: Erzeugt vitale Schnitte, die für die nachgeschaltete Analyse bereitstehen, und ermöglicht eine zuverlässige Wirkstoffbewertung in kardiovaskulären Assays.
Translationale und präklinische Forschung
- Translationale Kontinuität: Verwendet Schweineherzen aufgrund der anatomischen Ähnlichkeit mit menschlichen Herzen, was die Übertragung der Ergebnisse zwischen Arten unterstützt.
- Präklinisches Modell: Etabliert ein krankheitsrelevantes System zur Untersuchung der kardialen Physiologie und Pathologie unter kontrollierten Bedingungen.
- Risikoadjustierte Weiterentwicklung: Unterstützt Go/No-Go-Entscheidungen, indem sie die Beurteilung der Wirkung von Substanzen auf die Funktion auf Gewebeebene ermöglicht.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Technik fügt sich in die Entdeckungskette von der Target-Validierung bis zur präklinischen Evaluation ein und schlägt eine Brücke zwischen molekularen Wirkstofftreffern und funktionellen Gewebeergebnissen.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung, indem die native Herzerchitektur erhalten bleibt und eine direkte Beobachtung der Gewebereaktionen ermöglicht wird.
- Screening: Ermöglicht die Standardisierung von Assays durch konsistente Schnittdicke und Vitalität und verbessert so die Reproduzierbarkeit bei der Untersuchung verschiedener Substanzen.
- Analytik: Bietet quantitative Gewebeschnitte, die für funktionelle Messungen wie Kontraktilität oder Elektrophysiologie geeignet sind.
- Translationale Forschung: Verbindet die frühe Entdeckung mit der präklinischen Validierung, indem die physiologische Relevanz während des gesamten Schneid- und Kultivierungsprozesses erhalten bleibt.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform, mit der kardiovaskuläre Teams mehrere Wirkstoffe oder genetische Modelle unter Verwendung standardisierter Gewebepräparation bewerten können.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit, indem mechanistische Unklarheiten bei der Validierung kardiovaskulärer Zielstrukturen reduziert werden.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit durch standardisierte, auf Vibratom-Schnitten basierende Präparation und Aufrechterhaltung physiologischer Bedingungen.
- Strategischer Wert: Steigert die Kapitalnutzungseffizienz, indem funktionelle Bewertungen in einem frühen Stadium ermöglicht werden und dadurch späte Ausscheidungen aufgrund kardialer Toxizität verringert werden.
- Portfolio-Implikation: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung, indem translationsrelevante Daten zu den Wirkungen von Substanzen in einem physiologisch intakten System bereitgestellt werden.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Herzdisektion und Bedienung eines Vibratoms, um die Gewebeintegrität und Schnittqualität sicherzustellen.
- Setzt Zugang zu gekühlten, mit Sauerstoff versorgten Puffer-Systemen sowie Materialien zur Gewebestabilisierung wie Agarose und Gewebeleim voraus.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise hinsichtlich Schneideparameter und Probensammelprotokolle über mehrere Arbeitsgruppen hinweg, um Konsistenz zwischen verschiedenen Anwendern und Experimenten zu gewährleisten.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen, wenn die Technik auf unterschiedliche ventrikuläre Regionen oder Krankheitsmodelle angewendet wird.
- Umfasst praktische Einschränkungen bezüglich der Gewebeviabilität nach dem Schneiden, deren Dauer für eine zeitgerechte nachgeschaltete Analyse verwaltet werden muss.
Biopharma-Häufig gestellte Fragen
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Zuletzt aktualisiert: 22 August 2026