En estos estudios, se entrega metodología para la novela, andamios cardiacos neonatales, murinos para su uso en estudios de regeneración.
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Artículo de método
En estos estudios, se entrega metodología para la novela, andamios cardiacos neonatales, murinos para su uso en estudios de regeneración.
La única terapia definitiva para la insuficiencia cardíaca terminal es el trasplante ortotópico de corazón. Cada año, se estima que se necesitan más de 100,000 corazones de donantes para los procedimientos de trasplante cardíaco en los Estados Unidos1-2. Debido al número limitado de donantes, solo se realizan aproximadamente 2,400 trasplantes cada año en los EE. UU.2. Se han llevado a cabo numerosos abordajes, desde estudios de terapia celular hasta la implantación de dispositivos de asistencia mecánica, ya sea solos o en combinación, en un intento de persuadir al corazón para que se repare a sí mismo o para que descanse el corazón que falla. A pesar de estos esfuerzos, los dispositivos de asistencia ventricular todavía se utilizan en gran medida con el propósito de tender puentes hacia el trasplante y la utilidad de las terapias celulares, si bien tienen cierta promesa curativa, todavía se limita a los ensayos clínicos. Además, se ha intentado un xenotrasplante directo, pero el éxito ha sido limitado debido al rechazo inmunitario. Claramente, se requiere otra estrategia para producir órganos adicionales para trasplante y, idealmente, estos órganos serían autólogos para evitar las complicaciones asociadas con el rechazo y la inmunosupresión de por vida. La descelularización es un proceso de eliminación de células residentes de los tejidos para exponer la matriz extracelular nativa (MEC) o andamio. La descelularización por perfusión ofrece la preservación completa de la estructura tridimensional del tejido, al tiempo que deja intacta la mayor parte de las propiedades mecánicas del tejido4. Estos andamios se pueden utilizar para la repoblación con células sanas para generar modelos de investigación y, posiblemente, órganos muy necesarios para el trasplante. Hemos expuesto los andamios de ratones neonatos (P3), conocidos por conservar notables capacidades regenerativas cardíacas5-8, a la descelularización mediada por detergentes y hemos repoblado estos andamios con células cardíacas murinas. Estos estudios respaldan la factibilidad de diseñar una construcción de corazón neonatal. Además, permiten investigar si la MEC de los corazones postnatales tempranos puede albergar señales que resulten en mejores estrategias de recelularización.
La insuficiencia cardíaca es común y mortal. Es una enfermedad progresiva que da como resultado la contractilidad disminuida del corazón, lo que impide el flujo de sangre a los órganos y las hojas de las demandas metabólicas de la insatisfecha cuerpo. Se estima que 5,7 millones de estadounidenses tienen insuficiencia cardiaca y es la primera causa de hospitalización en los Estados Unidos 9. El costo colectiva de tratamiento de los pacientes en la insuficiencia cardíaca en los Estados Unidos excede $ 300 mil millones de dólares por año 9-10. El único tratamiento definitivo para la insuficiencia cardíaca en fase terminal es el trasplante ortotópico de corazón. Cada año, se estima que se necesitan más de 100.000 corazones de donantes para procedimientos de trasplante cardíaco en los Estados Unidos 1-2. Debido al limitado número de donantes, sólo aproximadamente 2.400 trasplantes se realizan cada año en los EE.UU. 2. Claramente, esta escasez de órganos debe ser abordado ya que se requieren otras estrategias para producir órganos adicionales para Transplantala e, idealmente, estos órganos sería autólogo a fin de evitar las complicaciones asociadas con el rechazo y la inmunosupresión de por vida.
Cardiomiocitos adultos de mamíferos demuestran una capacidad regenerativa limitada después de la lesión, pero la evidencia reciente sugiere que los corazones neonatales de mamíferos mantienen una notable capacidad de regeneración después de la lesión 5-8. En concreto, después de la resección quirúrgica parcial, una ventana regenerativa ha descubierto entre el nacimiento y postnatal día 7. Este período de regeneración se caracteriza por una falta de cicatriz fibrótica, formación de neovascularización, liberación de factores angiogénicos del epicardio, y la proliferación de los cardiomiocitos 5-8 , 11. Esta ventana de regeneración de tiempo proporciona la posibilidad de utilizar el corazón neonatal como una nueva fuente de material para el desarrollo de un corazón bioartificial.
La matriz extracelular es conocido proporcionar señales importantes para promover cardiomyocytproliferación e y el crecimiento. Claras diferencias en la disponibilidad de las moléculas en las matrices neonatales y adultos 12 y su capacidad para promover la regeneración se han explorado 13. matrices adultos descelularizado se han utilizado en varios estudios para proporcionar un andamio ECM para la repoblación celular y la generación de un corazón bioartificial. Si bien estos estudios, y los nuevos descubrimientos en tecnologías de células madre, están avanzando rápidamente, varios obstáculos aún no se han cumplido. Por ejemplo, las limitaciones en la preservación de la estructura nativa de la matriz, la integración celular en la pared de la matriz, y la capacidad para apoyar la proliferación y el crecimiento de todos limitan el éxito de este enfoque. Mientras que los atributos regenerativos superiores se han atribuido al corazón neonatal, los aspectos prácticos del uso de un pañuelo de papel tales han limitado su exploración.
Sobre la base de la capacidad de regeneración demostrado del corazón neonatal, hemos desarrollado nuevas matrices mediante el desarrollo de unatécnica de descelularización para el corazón P3 ratón. El corazón P3 fue elegido para estos estudios, ya que se encuentra dentro de la ventana de la regeneración cardiaca como se determina previamente 6 pero el corazón es lo suficientemente grande para la cosecha, decellularize y recellularize. El objetivo de este estudio es demostrar la viabilidad de crear una matriz de un corazón neonatal de ratón. Nuestros estudios proporcionan evidencia de la viabilidad de decellularizing un minuto, corazón neonatal mientras se mantiene la integridad estructural y proteico de la ECM. También demostramos la capacidad de recellularize este ECM cardiaca con mCherry cardiomiocitos expresan y hemos examinado estos cardiomiocitos para la expresión de diversos marcadores cardíacos siguientes recelularización. Esta tecnología permitirá para la prueba de la superioridad de una matriz neonatal para el desarrollo de un corazón bioartificial.
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Todos los experimentos con ratones se realizaron de conformidad con la Ley de Bienestar Animal y fueron aprobados por el Comité de Cuidado y Uso de Animales Institucional de la Universidad de Minnesota.
1. Método para el ratón El aislamiento del corazón
2. Método para la descelularización por perfusión de Langendorff
Determinación 3. ADN
4. La fijación y seccionamiento de Tejido
5. P1 neonatal murino ventricular cardiomiocitos para recelularización
6. Bioreactor recelularización de P3 Matrix corazón
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descelularización
En promedio, el tiempo para la descelularización de un corazón P3 usando este protocolo es de aproximadamente 14 hr. dado el peso del corazón promedio de 23 mg para el recién nacido P3.
Acellularity
La figura 3a muestra un corazón neonatal P3 completamente intacto (todo el montaje). La Figura 3b muestra el mismo corazón después de descelularizac...
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La dependencia de esta técnica en repetidas perfusiones del corazón hace que la evitación de una embolia un componente crítico de un resultado exitoso. Desde el cateterismo inicial del corazón en los pasos 2,2-2,6, a los cambios de solución entre pasos 2.8-2.14, existen manipulaciones que pueden permitir la introducción de burbujas de aire que comprometen el flujo de líquido de perfusión en el miocardio. Debido al tamaño diminuto del corazón neonatal, incluso burbujas hora en la vasculatura pueden causar un infarto técn...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Los autores agradecen a la Sra. Cynthia DeKay por la preparación de las figuras.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| 1. Materiales para el aislamiento del corazón del ratón | |||
| P1 (como se muestra; B6; D2-Tg (Myh6*-mCherry)2Mik/J) | Jackson Laboratories | 21577 | o equivalente |
| 60 mm Placa de cultivo | BD Falcon | 353004 | o equivalente |
| Solución salina tamponada con fosfato pH 7.4 (estéril) | Hyclone | SH30256.01 | o equivalente |
| Hoja de un solo uso | Stanley | 28-510 | o equivalente |
| Tijeras estándar | Moria Bonn (Fine Science Tools) | 14381-43 | o equivalente |
| Tijeras de resorte de 10 cm | Herramientas de ciencia fina | 15024-10 | o equivalente |
| Tijeras de resorte Vannas - 3 mm Herramientas | ciencia fina | de corte 15000-00 | o equivalente |
| #5 Pinzas | Dumnot (Herramientas de ciencia fina) | 11295-00 | o equivalente |
| 2. Materiales para la descelularizaciónAdaptador de | |||
| entrada | Chemglass | CG-1013 | tabique esterilizable en autoclave |
| Chemglass | CG-3022-99 | esterilizable en autoclave | |
| 1/8 pulg. ID x Tubo C-Flex de 3/8 de diámetro exterior | Cole-Parmer | EW-06422-10 | en autoclave |
| Luer macho a adaptador de lengüeta de manguera de 1/8" | McMaster-Carr | 51525K33 | esterilizable en autoclave |
| Luer hembra a adaptador de lengüeta de manguera de 1/8" | McMaster-Carr | 51525K26 | esterilizable en autoclave |
| Sutura quirúrgica Prolene 7-0 | Ethicon | 8648G | o equivalente |
| Soporte de anillo | Fisher Scientific | S47807 | o equivalente |
| Abrazadera | Fisher Scientific | 05-769-6Q | o equivalente |
| Abrazadera soporte regular | Fisher Scientific | 05-754Q | o |
| equivalente Barril de jeringa de 60 cc | Coviden | 1186000777T | o equivalente |
| Vaso de precipitados | Kimble | 14000250 | o equivalente |
| 22 G x 1 Jeringa | BD | 305155 o equivalente | |
| Jeringa de 12 cc | Coviden | 8881512878 | o equivalente |
| llave de paso de 3 vías | Smith Medical MX5311L | o equivalente | |
| Tubo PE50 | BD Clay Adams Intramedic | 427411 | Debe ser moldeable por el calor. Se recomienda polietileno. |
| 1% SDS | Invitrogen | 15525-017 | Se recomienda el grado ultrapuro. Prepare una solución fresca y filtre la esterilización antes de usar. |
| 1% Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Prepare una solución fresca a partir de un 10% de caldo y filtre la esterilización antes de usar. |
| Agua purificada estéril con sistema dH2O | Hyclone | SH30538.02 | o MilliQ. |
| 1x Pen/Strep | Corning CellGro | 30-001-Cl | o equivalente |
| 3. Materiales para la cuantificación de ADN | |||
| proteinasa | K | Fisher BP1700 | >30 U/mg, actividad |
| KCl | , Sigma-Aldrich, | P9333 | o equivalente |
| MgCl2· 6H2O | Mallinckrodt | 5958-04 | o equivalente |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | o equivalente |
| Tris base/clorhidrato | Sigma-Aldrich | T1503/T5941 | o |
| kit de ensayo Pico-Green dsDNA | Life Technologies | P7589 | requiere que el fluorímetro lea |
| 4. Método para la fijación y corte de tejido | |||
| Paraformaldehído | Sigma-Aldrich | P6148 | o gelatina |
| equivalente Tipo A de piel porcina | Sigma-Aldrich | G2500 | debe tener 300 bloom o más |
| 5. Método para la histología de tejidos | |||
| Criomoldes 10 x 10 x 5 mm | Tissue-Tek | 4565 | o equivalente |
| Cryostat | Hacker/Bright | Model OTF | o equivalente |
| Portaobjetos de microscopio 25 x 75 x 1 mm | Fisher Scientific | 12-550-19 | o |
| equivalente Hematoxilina 560 | Surgipath/Leica Selectech | 3801570 | o equivalente |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | o equivalente |
| Define | Surgipath/Leica Selectech | 3803590 | o equivalente |
| Blue buffer | Surgipath/Leica Selectech | 3802915 | o equivalente |
| Eosina Alcohólica Y 515 | Surgipath/Leica Selectech | 3801615 | o equivalente |
| Fórmula 83 Sustituto de xileno | CBG Biotech | CH0104B | o equivalente |
| Permount Mounting Mount | Fisher Chemical | SP15-500 | o equivalente |
| Anticuerpo de colágeno IV | Rockland | 600-401-106.1 | o equivalente |
| α-Anticuerpo de actinina | Abcam | AB9465 | o equivalente |
| mCherry Anticuerpo | Abcam | AB205402 | o equivalente |
| Anticuerpo NKX2.5 | Santa Cruz Biotechnology | SC-8697 | o equivalente |
| Burro anti-ratón AF488 | Anticuerpo Life Technology | A21202 | o equivalente |
| Donkey anti-pollo AF594 Anticuerpo | Jackson Immunoresearch | 703-585-155 | o equivalente |
| Anticuerpo anti-cabra contra burros CY5 | Jackson Immunoresearch | 705-175-147 | o equivalente |
| Fab Fragment Goat Anti-Rabbit IgG (H+L), AF594 | Jackson Immunoresearch | 111-587-003 | o equivalente, |
| Prolong, Gold Antifade Mountant con DAPI | ThermoFisher | P36930 | o equivalente |
| 6. Aislamiento de cardiomiocitos ventriculares neonatales mediante pre-siembra | |||
| (Ca, Mg Free) | Hyclone | SH30031.02 | o equivalente |
| HEPES (1 M) | Corning CellGro | 25-060-CL | o equivalente |
| Cell Sfilter | BD Falcon | 352340 | o equivalente |
| 50 ml tubo | BD Falcon | 352070 | o equivalente |
| Primeria 100 mm placas | Corning | 353803 | La superficie de Primeria mejora la adhesión de los fibroblastos promoviendo una mayor pureza de los miocitos |
| Tripsina | Difco | 215240 | o equivalente |
| DNasa II | Sigma-Aldrich | D8764 | o equivalente |
| DMEM (Delbecco's Minimal Essential Media) | Hyclone | SH30022.01 | o equivalente |
| Vitamina B12 | Sigma-Aldrich | V6629 | o |
| placas equivalentes recubiertas de fibronectina | BD Bioscience | 354501 | o |
| equivalente Suero fetal bovino | Hyclone | SH30910.03 | o equivalente |
| Cristalería de biorreactor cardíaco | Radnoti Glass Technology | 120101BEZ | Debe ser esterilizable en autoclave o gas. |
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