המטרה של פרוטוקול זה היא לבנות עור תלת מימדי בעובי מלא, הדומה לעור טבעי. עם מכשיר פציעה אוטומטי שנבנה במיוחד, ניתן ליצור פצעים מדויקים וניתנים לשחזור תחת שמירה על סטריליות.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
המטרה של פרוטוקול זה היא לבנות עור תלת מימדי בעובי מלא, הדומה לעור טבעי. עם מכשיר פציעה אוטומטי שנבנה במיוחד, ניתן ליצור פצעים מדויקים וניתנים לשחזור תחת שמירה על סטריליות.
מודלים במבחנה הם אלטרנטיבה חסכונית ואתית לחקר תהליכי ריפוי פצעים עוריים. יתר על כן, על ידי שימוש בתאים אנושיים, מודלים אלה משקפים את מצב הפצע האנושי טוב יותר ממודלים של בעלי חיים. למרות שמודלים דו-ממדיים נמצאים בשימוש נרחב לחקירת תהליכים כמו נדידת תאים והתפשטות, מודלים מורכבים יותר נדרשים כדי להשיג ידע מעמיק יותר על ריפוי פצעים. מלבד מערכת דגם מתאימה, יצירת פצעים מדויקים וניתנים לשחזור היא חיונית כדי להבטיח תוצאות השוואה בין ריצות בדיקה שונות. במחקר זה, מוצג יצירת עור תלת מימדי בעובי מלא שווה ערך לריפוי פצעים במחקר. החלק העורי של המודלים מורכב מפיברובלסטים עוריים אנושיים המוטבעים בהידרוג'ל קולגן זנב עכברוש מסוג I. לאחר החיסון בקרטינוציטים אפידרמיסיים אנושיים וכתוצאה מכך תרבית בממשק האוויר-נוזל, נוצר אפידרמיס רב שכבתי על גבי הדגמים. כדי לחקור את תהליך ריפוי הפצעים, פיתחנו בנוסף מכשיר פציעה אוטומטי, המייצר פצעים סטנדרטיים באווירה סטרילית.
העור הוא האיבר הגדול ביותר בגוף. זה יוצר חיץ בין הסביבה החיצונית והאיברים הפנימיים. יתר על כן, העור מגן על הגוף מפני אובדן נוזלים, השפעות סביבתיות, פציעות ודלקות ומסייע בויסות טמפרטורת גוף 1. בשל מיקומו החשוף, העור מושפע לעתים קרובות על ידי טראומה מכאנית, תרמית או כימית. למרות העור הוא בדרך כלל מסוגל תיקון עצמי, גורמים רבים מקומיים כגון זיהום, חמצון, והסתפקות ורידים יכולים להוביל לריפוי פצעים לקוי. ריפוי פצע יכול להיות גם הפריע ידי גורמים מערכתיים כמו השמנת יתר, אלכוהוליזם, עישון, תרופות, תזונה ומחלות כמו סוכרת. 2
התהליך של ריפוי פצע יכול להיות מחולק לשלבים 3: (i) השלב הדלקתי, (ii) השגשוג ו( iii) שלב שיפוץ. על פגיעה בעור, אות-מפל מורכב מתחיל, שהוביל לסגירת הפצע. 3לאחר פציעה, הפצע מדמם וקריש דם נוצר. Fibroblasts לעבור לקריש הדם ולהחליף אותו עם רקמה חדשה ששופצה לאחר מכן במשך שנים.
ההבנה הנוכחית של תיקון עורית תהליכים ביולוגיים הבסיסי היא מוגבלת. מודלים של בעלי חיים וחזיר קטנים ששמשו ללמוד ריפוי פצע. עם זאת, תוצאות אלה לא יכולים להיות מועברות ישירות לבני אדם בשל הבדלי מינים ספציפיים. בנוסף לדגמים אלה in vivo, כמה היבטים של ריפוי פצע ניתן ללמוד על ידי הדמיה של מצב פצע באמצעות גירוד של תרבויות monolayer במבחנה המבוסס על שורות תאים הונצחו או תאים ראשוניים. 4 דגמים מגרדים אלה טופל מאוד אבל לא מספיק משקפים את פיזיולוגיה מורכבת in vivo. 5 מלבד דגמים דו-ממדיים, שווה עור אנושי תלת ממדים פותחו עבור מחקר דרמטולוגיים. חלק עורי של מודלים אלה הם generated באמצעות פיגומים שונים, כולל הדרמיס decellularized, 6 הידרוג קולגן, 7,8 glycosaminoglycans 9 או חומרים סינטטיים. 10 העסקת שווה עור אלה, התפקיד של אינטראקציות אפיתל-mesenchymal 11, epithelialization מחדש, crosstalk הסלולרי בין fibroblasts וקרטינוציטים ו השפעה של גורמי גדילה שונים ניתן ללמוד. יתר על כן, מודלים אלה הם שימושיים כדי לצבור ידע חדש על איך fibroblasts להעביר לאזור הפצוע ואיך chemotactic גורמים משפיעים התחדשות רקמות. 12
לא רק הדור של מודל ריפוי הפצע עצמו הוא מאתגר, אלא גם להקים פצע סטנדרטי מאוד במודל הוא בעייתי. טכניקות נפוצות ליצירת פצעי בדיקות מאפס, 13 כוויות, שחיקה קלטת 14, 15 פגיעת תרמית, 16 שלפוחיות יניקה, חנקן נוזלי 17, 18 לייזרים, 19 אזמלים, 18 meshers 6 ואגרופי ביופסיה. 20 רוב השיטות אלה יש את אותו חסרונות. פציעות מיושמות באופן ידני קשות כדי לתקנן ולהתרבות בין בדיקות מרובות. גודל, צורה ועומק של הפצע משתנים בין מחקרים ובכך לפגוע באיכות של נתוני מחקר. השימוש בליזר לפציעת עור מוגדר יכול להיות סטנדרטי בקלות יחסית, אך מוביל למצב מחקה פצעי כוויות. חום מיושם על ידי לייזר יכול לגרום denaturation החלבון, צבירת טסיות דם או כלי התכווצות, מה שעלול להוביל לרקמות נמקית.
בגישה חלופית, שפיתחנו מכשיר אוטומטי פציעה (AWD), אשר מאפשר לנו ליצור פצעי cutaneous מוגדרים ומדויקים בתנאים סטריליים. פרמטרים פצעו, כמו עומק ומהירות של חדירה, כמו גם מהפכות של ראש המקדח יכולים להיות מוסדרים. במחקר זה, אנחנו בשילוב עם AWD שווה עור בעובי מלא בבית פיתח (ftSE) שניתן להשוואה לפרוטוקול שפורסם על ידי et al Gangatirkar. 8 שכבת הדרמיס של העור שווה הערך מורכב מfibroblasts האנושי עורי (HDF), ששובצו בקולגן אני הידרוג'ל. בשכבת הדרמיס, קרטינוציטים אדם אפידרמיס (HEK) הם זורעים. בתוך שבועיים בממשק האוויר הנוזלי HEK לבנות את האפידרמיס מורכב מכמה שכבות תאים חיוניות ושכבה קרנית. חוץ מזה הדור של מודל זה, מחקר זה מציג את השימוש של AWD כדי ליצור פצעים מוגדרים ומדויקים בFTSE.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: הפרוטוקול מיועד לייצור של 24 שווי עור בעובי מלא. אדם fibroblasts עורי וקרטינוציטים אפידרמיס בודדו מביופסיות עור על פי פרוטוקול שפורסם בעבר. 21,22 הסכמה מדעת הושגה מראש והמחקר אושר על ידי ועדת האתיקה של המוסד במחקר אנושי של יוליוס-מקסימיליאן-האוניברסיטה וורצבורג (182 להצביע / 10).
1. הפקה של Dermal רכיב
2. תוספת של אדם עוריות קרטינוציטים (HEK)
3. תרבות השווה עור בעובי מלא (FTSE)
4. ניתוח היסטולוגית
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
HDF המבודד וHEK שונה הן במורפולוגיה ובביטוי של סמנים אופייניים. HDF הראה מורפולוגיה ציר בצורה אופיינית, ואילו מורפולוגיה של HEK יכולה להיות מתוארת על ידי מורפולוגיה מרוצפת. התאים התאפיינו במכתים immunohistochemical (איור 1) לפני השימוש בהם לFTSE. HDF הם חיובי עבור vimentin (איור 1 א), סמן לfibroblasts. העיקרי HEK להביע מאוד cytokeratin-14 מוקדם חלבון בידול (איור 1), אך כמעט לא חלבון בידול keratinocyte מאוחר cytokeratin-10 ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בתאים במבחנה, בדרך כלל, הרחיבו בתרביות תאים הדו-ממדי, שבו תאים לדבוק משטחי פלסטיק. עם זאת, תנאי התרבות אלה אינם משקפים את התנאים תלת ממדים הפיסיולוגיים שבו תאים לגדול in vivo. בתנאים תלת-ממדיים, תאים יכולים ליצור קבצים מצורפים תא-תא ותא-מטריצה טבעיות ולהעביר בשלושה ממדים. במיוחד בפצע עורי ריפוי הדמיון של המצב בvivo הוא ציר מרכזי להפיק נתונים משמעותיים, כמו נדידת תאים ודור מטריצה הם מרכיבים מרכזיים של ריפוי פצעים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים ל-Fraunhofer ISC על שיתוף הפעולה בנוגע לבניית מכשיר הפציעה האוטומטי. הפרויקט הוקם על ידי הפרויקט הפנימי של Fraunhofer "Märkte von Übermorgen" (SkinHeal).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| טריפסין EDTA (1:250) 0.5% ב-DPBS | PAA | L11-003 | 0.05% |
| Dulbecco' s פוספט בופר | מלח Sigma | D8537 | |
| קולגן (6 מ"ג/מ"ל ב-0.1% חומצה אצטית) | מיוצר בבית | ||
| פיברונקטין חלבון אנושי, פלזמה (50 ומיקרו; גרם/מ"ל) | Life Technologies | 33016-015 | |
| מוסיף | Nunc | 140627 | |
| צלחת 6 בארות | Nunc | 140685 | |
| 24 בארות צלחת | Nunc | 142485 | |
| שקופיות מיקרוסקופ | R. Langenbrinck | 03-0070 | |
| <חזק>תרבית פיברובלסטים (500 מ"ל): | |||
| DMEM, גלוקוז גבוה | Life Technologies | 11965-092 | 89% (445 מ"ל) |
| סרום בקר עוברי | ביו & למכור | FCS. ADD.0500 | 10% (50 מ"ל) |
| פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל) | Life Technologies | 15140-122 | 1% (5 מ"ל) |
| <חזק>מדיום תרבית קרטינוזיטן (500 מ"ל): | |||
| קרטינוציטים גידול בינוני 2 | פרומוסל | C-20111 | 89% (445 מ"ל) |
| Keratinocyte Growth Medium 2 SupplementPack | Promocell | C-39011 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל) | Life Technologies | 15140-122 | 1% (5 מ"ל) |
| <תמיסת נטרול ג'ל חזק>ה (250 מ"ל): | |||
| Dulbecco' s Modified Eagle Medium, אבקת גלוקוז גבוהה עם L-גלוטמין | PAA | G0001,3010 | 93% (232.5 מ"ל) |
| כונדרואיטין סולפט מלח נתרן מסחוס כריש | Sigma | C4384-1g | 1% (2.5 מ"ל) |
| סרום בקר עוברי | Bio & למכור | FCS. ADD.0500 | 3% (7.5 מ"ל) |
| HEPES | Sigma | H3375-1 ק"ג | 3% (7.5 מ"ל)< |
| קרטינוציטים גידול בינוני 2 | פרומוסל | C-20111 | |
| Keratinocyte Growth Medium 2 תוספי תזונה | Promocell | C-39011 | |
| סרום עגל עוברי | ביו & למכור | FCS. ADD.0500 | 5%-2% (25 מ"ל-10 מ"ל) |
| פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל) | Life Technologies | 15140-122 | 1% (5 מ"ל) |
| <חזק>דגם עור ממשק אוויר-נוזל בינוני (500 מ"ל): | |||
| קרטינוציטים גידול בינוני 2 | |||
| גידול בינוני 2 חבילת תוספי תזונה | Promocell | C-39011 | מוסיף רק תוספי מזון: אינסולין, הידרוקורטיזון, אפינפרין, טרנספרין, CaCl2 |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 יח'/מ"ל) | Life Technologies | 15140-122 | 1% (5 מ"ל) |
| CaCl2 (300 מ"מ) | סיגמא | C7902-500 גרם | 0.62% (3.1 מ"ל)< |
| IHC-Kit DCS SuperVision 2 HRP | DCS | PD000KIT | |
| נוגדן וימנטין | Abcam | ab92547 | |
| CK14 נוגדן | סיגמא | HPA023040-100 ומיקרו; l | |
| CK10 נוגדן | Dako | M7002 | |
| Filaggrin נוגדן | Abcam | ab81468 | |
| <חזק>H& מכתים E: < / חזק> | |||
| מאייר וחריף; s Haemalaun | AppliChem | A0884,2500 | |
| קסילול | סיגמא אולדריץ' | 296325-4X2L | |
| אתנול | סיגמא אולדריץ' | 32205-4X2.5L | |
| HCl | סיגמא אולדריץ' | H1758-500 מ"ל | |
| אאוזין | סיגמא אולדריץ' | E4009-5G | |
| 2-פרופנולול | סיגמא אולדריץ' | I9516-500 מ"ל | |
| הרכבה בינונית | סיגמא אולדריץ' | M1289-10ML |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.