Ceci est une méthode pour créer un échafaudage trois dimensions de culture de cellules de la matrice extracellulaire pulmonaire. poumon Intact est transformé en hydrogels qui peuvent soutenir la croissance des cellules en trois dimensions.
Article de méthode
Ceci est une méthode pour créer un échafaudage trois dimensions de culture de cellules de la matrice extracellulaire pulmonaire. poumon Intact est transformé en hydrogels qui peuvent soutenir la croissance des cellules en trois dimensions.
Nous présentons ici une méthode pour établir des composants multiples hydrogels de culture cellulaire pour la culture in vitro de cellules de poumon. En commençant par la santé en tissu bloc pulmonaire de porc, rat ou la souris, le tissu est perfusé et immergé dans les détergents chimiques ultérieures pour éliminer les débris cellulaires. comparaison histologique du tissu avant et après le traitement confirme l'élimination de plus de 95% de la coloration de l'ADN double brin et l'alpha-galactosidase suggère que la majorité des débris cellulaires sont éliminés. Après décellularisation, le tissu est lyophilisé, puis cryomilled en poudre. La poudre de matrice est digéré pendant 48 heures dans une solution de digestion de la pepsine acide, puis on neutralise pour former la solution de pré-gel. Gélification de la solution de pré-gel peut être induite par une incubation à 37 ° C et peut être utilisée immédiatement après la neutralisation ou stocké à 4 ° C pendant jusqu'à deux semaines. Les revêtements peuvent être formés en utilisant la solution de pré-gel sur une plaque non-traitée pour cattachement ell. Les cellules peuvent être mises en suspension dans le pré-gel avant de l'autoassemblage de réaliser une culture en 3D, plaquée sur la surface d'un gel formé à partir de laquelle les cellules peuvent migrer à travers l'échafaudage, ou plaquée sur les revêtements. Les modifications de la stratégie présentés peuvent avoir un impact température de gélification, la force ou la taille des fragments de protéines. Au-delà de la formation d'hydrogel, la rigidité d'hydrogel peut être augmentée en utilisant genipin.
La traduction des résultats in vitro en clinique est l’un des problèmes les plus difficiles auxquels sont confrontés les chercheurs biomédicaux. La recherche in vitro sur le plastique de culture tissulaire est plus facile, plus pratique et maintient une viabilité cellulaire élevée. 1 Cette approche est un point de départ raisonnable, mais les résultats ont une traduction clinique limitée. De plus en plus, les laboratoires intègrent des constructions tridimensionnelles pour remplacer les méthodes bidimensionnelles traditionnelles. Des revues sont disponibles pour de nombreux environnements tridimensionnels, des échafaudages biologiques aux échafaudages polymères. 2,3
Les cadres biologiques peuvent imiter les caractéristiques des environnements in vivo car ils contiennent de nombreux composants protéiques et glycosaminoglycanes de la matrice native et fournissent des sites de liaison familiers auxquels les cellules peuvent se fixer et reconnaître. Il a été démontré que les matériaux dérivés de la matrice extracellulaire (ECM) sont des échafaudages capables de fixer et de proliférer les cellules. 4 L’un des défis qui limitent l’application des plates-formes d’hydrogel ECM provient de leurs propriétés mécaniques intrinsèquement faibles après la gélification. Les tissus natifs ont souvent des propriétés mécaniques qui sont plus élevées que les hydrogels. Les agents de réticulation non toxiques peuvent augmenter les propriétés mécaniques des hydrogels pour mieux imiter l’environnement des tissus natifs. La génipine est un agent de réticulation naturel non toxique dérivé des plantes de gardénia avec la capacité d’adapter étroitement les propriétés mécaniques de la MEC avec des changements dans la concentration de génipine5,6.
Presque toutes les cellules du corps existent dans la MEC qu’elles produisent ou maintiennent et s’organisent sur celle-ci. L’accent mis sur l’importance universelle de la MEC dans l’organisation, l’état et la fonction de chaque organe ou système a déclenché la production de plates-formes matricielles pour l’investigation in vitro. La sous-muqueuse de l’intestin grêle porcin est l’échafaudage d’origine naturelle le plus étudié, et elle a été utilisée pour régénérer les tendons, les ligaments, le muscle squelettique4 et même l’os7. Les matrices d’autres organes et espèces donneuses ont également démontré un bon potentiel de régénération tissulaire. L’utilisation de composants ECM étrangers pose des problèmes minimes d’immunomodulation. Après l’élimination de la matière cellulaire de l’hôte, la MEC restante aura une teneur en acides aminés et une organisation similaires à celles de toutes les autres espèces de mammifères8. De plus en plus de gens pensent que la meilleure façon d’examiner les interactions cellule-MEC in vitro est d’utiliser des échafaudages MEC spécifiques à un organe. Chaque organe fournit une composition unique de protéines et de protéoglycanes pour créer des niches cellulaires. Les niches fournissent la dégradation structurelle, fonctionnelle et même enzymatique de la matrice extracellulaire, contribuant ainsi à la signalisation biophysique. Pour obtenir un microenvironnement in vitro le plus similaire au microenvironnement in vivo, l’utilisation de la MEC spécifique aux tissus permettrait d’optimiser les niches cellulaires pour la recherche.
L’objectif de ce protocole est de fournir une méthode pour établir un échafaudage d’hydrogel unique à la MEC pulmonaire. Cette méthode fournit une plate-forme pour la recherche in vitro sur les interactions cellules pulmonaires-ECM.
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| Solution | Filtre stérile | instructions |
| Dih 2 O | Oui | Dih 2 O; filtré de manière stérile |
| Solution à 0,1% de Triton X-100 | Oui | Sous la hotte ajouter 100 pi de Triton-X 100 Solution 100 ml Dih 2 O et agiter jusqu'à dissolution; filtre stérile. |
| 2% de désoxycholate Solution | Oui | Sous la hotte ajouter la solution de désoxycholate de sodium 2 g par 100 ml Dih 2 O et agiter jusqu'à dissolution; filtre stérile |
| NaCl 1 M | Oui | Ajouter 58,44 g de NaCl à 1 L de Dih 2 O; agiter jusqu'à dissolution; filtre stérile |
| une solution de DNase | Oui | Ajouter 12.000des unités de DNase 1 L Dih 2 O; Ajouter 0,156 g MgSO 4 (Anhydre) et 0,222 g de CaCl 2; agiter jusqu'à dissolution; filtre stérile |
| PBS | Oui | Mélanger 27,2 g Na 2 HPO 4 · 7H 2 O (de heptahydraté), 80 g de NaCl et 2 g de KCl avec 10 L Dih 2 O; agiter jusqu'à dissolution; ajuster le pH à 7,4; filtre stérile |
Tableau 1: Solutions requises pour décellularisation tissulaire. Faire les solutions ci-dessus pour le processus de décellularisation. Conserver à 4 ° C. Environ 2,5 L sera nécessaire pour un poumon porcin.
1. Formation Hydrogel
2. La réticulation hydrogels pour améliorer la résistance mécanique
3. Culture cellulaire avec microporeux Gel
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En utilisant cette méthode, nous avons produit des hydrogels de porc normale, rat, et les poumons de souris (Figure 1). poumons transformés fournissent environ 5 mg, 40 mg et 10 g de poudre ECM respectivement. Un aperçu du procédé est représenté sur la figure 2. visualisations clé au cours du processus comprennent: aspect blanc des poumons après le rinçage désoxycholate; après la formation de pré-gel, une solution doit être opaque et la solution doit app...
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Un des aspects les intégrales de la biologie est l'auto-organisation des molécules dans les structures hiérarchiques qui effectuent une tâche spécifique. 13 En laboratoire, l' auto-assemblage dépend de nombreux facteurs tels que la concentration en sel, le pH et la durée de digestion. Comme le montre, il se forme d'hydrogel auto-organisation lorsque les protéines solubilisées retour à une température physiologique. L'hydrogel formé est capable de favoriser l' attachement et la prolifératio...
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Les auteurs n'ont rien à dévoiler.
Nous tenons à remercier les fermes de Smithfield pour le don du tissu pulmonaire porcin intact. Nous tenons également à remercier le Dr Hu Yang, le Dr Christina Tang et le département de chirurgie plastique VCU pour nous permettre d'utiliser leur équipement. échantillons hydrogels et de tissus ont été préparés pour SEM au Département VCU d'anatomie et de l'installation de neurobiologie Microscopie pris en charge, en partie, grâce au financement du NIH-NINDS Core Center Grant 5 P30 NS047463 et, en partie, par la forme de financement du NIH-NCI Cancer Support Center Grant P30 CA016059. SEM imagerie d'échantillons à l'installation de base Caractérisation VCU Nanotechnology (CCN). Ce travail a été financé par la National Science Foundation, CMMI 1351162.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Triton X-100 ; | Fisher Scientific | BP151-100 | À utiliser dans la hotte avec des lunettes de protection et des gants. |
| Désoxycholate de sodium | Sigma-Aldrich | D6750-100g | À utiliser en cagoule avec protection oculaire et gants. |
| Sulfate | de magnésium Sigma-Aldrich | M7506-500g | Aucun |
| Chlorure | de calcium Sigma-Aldrich | C1016-500g | Aucun |
| DNase | Sigma-Aldrich | D5025-150KU | Aucun |
| HCl | Sigma-Aldrich | 258148-500ML | À utiliser avec des lunettes de protection et des gants. |
| Pepsin | Sigma-Aldrich | P6887-5G | À utiliser dans une hotte avec des lunettes de protection et des gants. |
| Hydroxyde de sodium | Fisher Scientific | BP359-500 | À utiliser avec des lunettes de protection et des gants. |
| Genipin | Wako Chemicals | 078-03021 | Utilisation dans la hotte avec protection oculaire et gants. |
| PBS 10x | Qualité Biologique | 119-069-151 | Aucun |
| PBS | VWR | 45000-448 | Aucun |
| Papier filtre | Whatman | 8519 | N/A |
| Pompe à main | Fisher Scientific | 10-239-1 | N/A |
| Bécher | diplômé VitLab | 445941 | N/A |
| Cryomill | SPEX | 6700 | Utiliser des cryogants et un œil protection. |
| Lyophilizer | FTS FlexiDry | Utilisez des gants. | |
| Rhéomètre | Discovery | HR-2 | Utilisez des gants et des lunettes de protection. |
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