DÉCELLULARISATION du cœur humain à l’intérieur d’une poche sous pression dans une Orientation inversée
26 novembre 2018
Cette méthode permet de DÉCELLULARISATION d’un organe solide complexe à l’aide d’un protocole simple basé sur un choc osmotique et la perfusion de détergent ionique avec une interruption minimale orgue matrice. Elle compose d’une technique de DÉCELLULARISATION roman pour les coeurs humains à l’intérieur d’une poche sous pression avec un suivi en temps réel du débit de flux dynamique et cellulaires de débris.
Cette méthode peut aider à répondre aux questions clés sur la génération d’échafaudages vascularisés, qui sont vraiment le Saint Graal du domaine de l’ingénierie tissulaire. Le principal avantage de cette technique est qu’une poche pressurisée dans une orientation inversée améliore la décellularisation des organes humains non transplantables et nous permet de le faire de façon stérile sur une période appropriée. Pour préparer le cœur à la décellularisation, effectuez d’abord une inspection interne des défauts possibles.
Si un défaut septal est présent, corrigez le défaut avec les sutures appropriées. Ensuite, ligate les cavas vena supérieure et inférieure avec suture de soie 2-0. Suture de la paroi de l’atrium droit avec 5-0 PROLENE, et disséquer l’aorte loin de l’artère pulmonaire principale pour la cannulation ultérieure.
Insérez les connecteurs, selon le diamètre du récipient, dans l’aorte et l’artère pulmonaire, et fixez les connecteurs avec des sutures de soie 2-0. À l’aide d’un des orifices pulmonaires de veine, insérez une ligne de tube à travers l’oreillette gauche vers le ventricule gauche, et connectez une ligne d’infusion au connecteur dans l’aorte et une ligne de sortie au connecteur dans l’artère pulmonaire. Placez le cœur préparé dans une poche en polyester dans l’orientation inversée, et placez la poche dans un récipient de perfusion.
Connectez chacune des lignes aux ports respectifs dans le bouchon en caoutchouc, selon le diamètre du récipient, et insérez le bouchon dans le couvercle du récipient de perfusion pour sceller la poche en polyester. Puis, perfuser PBS via le port de perfusion du bouchon en caoutchouc pour vérifier l’écoulement de l’artère pulmonaire et de la ligne insérée dans le ventricule gauche, en utilisant ce flux pour nettoyer l’organe de toute trace résiduelle de sang dans la vascularisation. Lorsque le cœur est prêt, placez le bioréacteur assemblé dans une orientation verticale et connectez la ligne d’infusion, la ligne de tête de pression, la ligne d’écoulement des artères pulmonaires et la ligne de drainage du bioréacteur vers les ports de surface du bouchon en caoutchouc au-dessus du bioréacteur de perfusion.
Ensuite, décellulariser le cœur pendant quatre heures avec une solution hypertonique, deux heures avec solution hypotonique, 120 heures avec du sulfate de dodédecyle de sodium, ou SDS, et un lavage final avec 120 litres de PBS, le tout sous une pression constante de 120 millimètres de mercure mesurée à la racine aortique. Au cours des 10 derniers litres du lavage PBS, ajouter 500 millilitres de solution stérile d’acide périacétique neutralisé avec 10 hydroxyde de sodium normal à la solution de perfusion pour stériliser l’échafaudage. Typiquement, le taux d’écoulement dans l’aorte pendant le processus de décellularisation diminue graduellement pendant que la solution de perfusion change de hypertonique à hypotonique.
En revanche, le débit augmente lorsque la solution de perfusion est changée d’une solution hypotonique à SDS, à quel point le débit de perfusion démontre des fluctuations. Le taux de sortie de l’artère pulmonaire démontre une tendance similaire avec les solutions hyper-et hypotoniques. Toutefois, le taux de sortie pendant la perfusion du SDD présente une diminution globale.
L’efficacité de perfusion coronaire diminue également au fil du temps pendant que les différents reagents sont perfusés par la vascularisation. Comme l’écoulement s’écoule de l’artère pulmonaire et du ventricule gauche sont simultanément recueillis, leur teneur en débris peut être comparée par spectroscopie. La turbidité des effluents des deux vaisseaux diminue au fil du temps pendant les perfusions, bien que la turbidité de l’artère pulmonaire présente un changement de couleur plus brusque par rapport à celui observé du ventricule gauche pendant la période initiale de perfusion.
L’évaluation de la corrélation entre la turbidité sortante et les débris cellulaires par un essai de protéine d’acide bicinchoninique de six coeurs humains décellularisés indique une corrélation linéaire entre la concentration de protéine et la turbidité d’effluent. Tout en essayant cette procédure, il est important de surveiller le débit et de recueillir le perfusate périodiquement pour réellement surveiller le processus de perfusion. À la suite de cette procédure, d’autres techniques comme l’évaluation mécanique ou l’essai de stérilité peuvent être utilisées pour évaluer la fidélité de l’échafaudage et son utilisation potentielle pour la recellularisation pour générer un tissu cardiaque fonctionnel.
Après son développement, cette technique a ouvert la voie à des chercheurs dans le domaine de la médecine régénérative et de l’ingénierie tissulaire pour explorer la génération d’organes vascularisés entiers, changeant littéralement le champ de transplantation d’organes solides. N’oubliez pas que travailler avec des organes et des tissus humains et des produits chimiques tels que le SDD peut être extrêmement dangereux, et toujours porter l’équipement approprié de protection personnelle lors de l’entreprise de cette procédure.
Consultez la transcription complète et accédez à des milliers de vidéos scientifiques
Aperçu
Cette méthode permet la décellularisation d'organes solides complexes, spécifiquement des cœurs humains, à l'aide d'un protocole simple qui minimise la perturbation de la matrice organique. La technique utilise un poche sous pression pour la surveillance en temps réel des dynamiques d'écoulement et de l'élimination des débris cellulaires.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Génie tissulaire
- Décollagenization d'organes
- Recherche cardiovasculaire
Contexte
- La décellularisation est essentielle pour créer des échafaudages vascularisés en ingénierie tissulaire.
- Les méthodes actuelles perturbent souvent la matrice de l'organe.
- Des techniques améliorées sont nécessaires pour les organes humains non transplantables.
- Un suivi en temps réel peut améliorer le processus de décellularisation.
Objectif de l'étude
- Développer une nouvelle technique de décellularisation pour les cœurs humains.
- Améliorer la stérilité et l'efficacité du processus de décellularisation.
- Faciliter la génération de supports vascularisés.
Méthodes utilisées
- Inspection interne du cœur pour détecter d'éventuelles anomalies.
- Correction des défauts septaux à l'aide de points de suture.
- Ligation des veines caves supérieure et inférieure.
- Disséction de l'aorte en vue de la canulation.
Résultats principaux
- La poche pressurisée améliore l'efficacité de la décellularisation.
- La surveillance en temps réel permet un meilleur contrôle du processus.
- Une perturbation minimale de la matrice organique a été obtenue.
- La méthode est applicable dans un environnement stérile.
Conclusions
- Cette technique représente un progrès important dans la décellularisation d'organes.
- Elle présente des perspectives prometteuses pour des applications futures en ingénierie tissulaire.
- Des recherches supplémentaires pourraient étendre son utilisation à d'autres types d'organes.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
La décellularisation de cœurs humains entiers à l'aide d'une poche sous pression en orientation inversée permet la génération de supports vascularisés pour l'ingénierie tissulaire cardiaque, répondant ainsi au besoin critique d'organes transplantables. Cette méthode permet une évaluation prédictive et une réduction des risques en préservant l'architecture de la matrice extracellulaire et en autorisant une surveillance en temps réel des dynamiques de perfusion, ce qui renseigne sur la qualité du support et son potentiel de recellularisation. Elle établit ainsi cette technique comme une capacité fondamentale pour faire progresser le développement de cœurs bio-artificiels et réduire la dépendance aux organes donneurs.
Applications stratégiques en recherche et développement en biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Valeur scientifique : Permet d'analyser la composition de la matrice extracellulaire cardiaque et l'architecture vasculaire afin de valider des cibles thérapeutiques dans les traitements de l'insuffisance cardiaque.
- Valeur opérationnelle : Fournit une plateforme reproductible de support pour des études mécanistiques des interactions cellule-matrice dans les tissus malades par rapport aux tissus sains.
Développement de criblages et de tests
- Valeur scientifique : Génère des échafaudages standardisés d'origine humaine pour l'évaluation quantitative de l'ensemencement cellulaire, de la prolifération et de l'intégration fonctionnelle dans les modèles précliniques.
- Valeur opérationnelle : Facilite la préparation des tests grâce à des métriques de corrélation en temps réel de la turbidité et des protéines, permettant un contrôle du processus et une reproductibilité entre les lots.
Recherche translationnelle et préclinique
- Valeur scientifique : Facilite la continuité translationnelle en fournissant un support cardiaque humain pertinent sur le plan pathologique pour évaluer les stratégies de recellularisation et la maturation électromécanique.
- Valeur opérationnelle : Permet de prendre des décisions d'avancement ajustées au risque grâce à l'analyse corrélative de la turbidité de l'effluent et de l'élimination des débris cellulaires, utilisée comme indicateur de contrôle qualité.
Intégration des pipelines et des flux de travail
La méthode s'intègre dans la continuité de la découverte, de la validation de la cible jusqu'à l'identification de composés précurseurs et à l'évaluation préclinique, en fournissant une plateforme de support vascularisé d'origine humaine.
- Biologie de la découverte : Soutient le test d'hypothèses sur les cibles de la matrice extracellulaire cardiaque et la clarification des voies grâce à la préservation de l'architecture tissulaire native.
- Écrantage : Permet la standardisation des tests par la corrélation entre la turbidité mesurable du flux sortant et le dosage protéique à l'acide bichinconinique, afin de surveiller l'efficacité de la décellularisation.
- Analytique : Fournit des données quantifiables, notamment les dynamiques du débit, les gradients de pression et les profils d'élimination des débris, qui orientent l'optimisation du processus et les décisions d'arrêt ou de poursuite.
- Recherche translationnelle : Relie la découverte à la validation préclinique en fournissant un échafaudage adapté au recellulaire et à l'évaluation fonctionnelle dans des modèles de maladies.
- Réutilisation institutionnelle : Met en place une capacité de production d'échafaudages réutilisables, applicable à plusieurs programmes de réparation et de régénération cardiaques.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Confiance prédictive dans la fidélité du squelette grâce au maintien de la matrice extracellulaire tridimensionnelle et des vaisseaux sanguins, réduisant ainsi l'ambiguïté mécanistique en ingénierie tissulaire cardiaque.
- Valeur opérationnelle : Standardisation et reproductibilité obtenues par un système de poche pressurisée permettant une décellularisation stérile et surveillée sur des durées prolongées.
- Valeur stratégique : Amélioration des décisions d'orientation (go/no-go) fondées sur la surveillance en temps réel de la perfusion et sur des critères quantitatifs d'élimination des débris, réduisant les risques biologiques tardifs dans les programmes de médecine régénérative.
- Impact sur le portefeuille : Priorisation ajustée au risque des candidats-squelettes à l'aide de la corrélation quantitative entre turbidité et teneur en protéines comme critère de libération pour les protocoles de recellularisation.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en perfusion d'organes, en manipulation des réactifs de décellularisation et en traitement stérile des tissus.
- Dépend d'une infrastructure de bioréacteur de perfusion capable de maintenir une pression constante de 120 mmHg et d'assurer l'échange de plusieurs solutions de réactifs.
- Exige une standardisation interéquipes des protocoles de collecte des effluents, de spectroscopie et de dosage des protéines pour une évaluation cohérente de la qualité des échafaudages.
- Implique des adaptations à envisager en fonction de la taille des organes et de leurs architectures vasculaires lors d'une extension au-delà des cœurs humains.
- Comprend des limites pratiques liées aux risques d'exposition aux réactifs (par exemple, SDS, acide peracétique), nécessitant des protocoles stricts de protection individuelle et de confinement.
