הנדסה וניתוח של רקמות נושאות עומס עם אוכלוסיות תאים הטרוגניות עדיין מהווים אתגר. כאן, אנו מתארים שיטה ליצירת דיסקי הידרוג'ל אלגינט דו-שכבתיים כפלטפורמה לתרבית משותפת של אוכלוסיות תאים מגוונות בתוך מבנה אחד.
מאמר שיטה
הנדסה וניתוח של רקמות נושאות עומס עם אוכלוסיות תאים הטרוגניות עדיין מהווים אתגר. כאן, אנו מתארים שיטה ליצירת דיסקי הידרוג'ל אלגינט דו-שכבתיים כפלטפורמה לתרבית משותפת של אוכלוסיות תאים מגוונות בתוך מבנה אחד.
לרקמות נושאות עומס רבות יש אזורים מובחנים מבחינה מבנית ותפקודית, המלווים בדרך כלל בפנוטיפים שונים של תאים עם מאפייני חישה מכנית דיפרנציאליים. הנדסה וניתוח של סוגי רקמות אלה נותרו אתגר. מבני הידרוג'ל שכבתיים מספקים הזדמנות לחקור את האינטראקציות בין אוכלוסיות תאים מרובות בתוך מבנים בודדים. הידרוג'לים של אלגינט הם גם תואמים ביולוגית וגם מאפשרים בידוד קל של תאים לאחר ניסויים. כאן, אנו מתארים שיטה לפיתוח דיסקי הידרוג'ל אלגינט דו-שכבתיים בגודל קטן. תהליך זה שומר על כדאיות תאים גבוהה של תאי גזע מזנכימליים אנושיים במהלך תהליך היווצרותם ודיסקים שכבתיים אלה יכולים לעמוד בדחיסה מחזורית בלתי מוגבלת, המשמשת בדרך כלל לגירוי של hMSCs העוברים כונדרוגנזה. ניתן להגדיל את המבנים השכבתיים הללו כך שיכללו רמות נוספות, וגם לשמש להפרדת אוכלוסיות תאים בתחילה לאחר השכבות. פלטפורמת תרבית הידרוג'ל אלגינט דו-שכבתית זו יכולה לשמש ליישומים רבים ושונים, כולל הנדסה וניתוח של תאים של רקמות נושאות עומס ותרביות משותפות של סוגי תאים אחרים.
לטעון דחיסת נושאות ברקמות כגון סחוס במפרק או לדיסקים מורכבות אזורי רקמות הטרוגנית כי הם קריטיים עבור שניהם הפונקציה ביומכנית ו-התמר mechano המתאים בתוך הרקמה. לא רק ארגון הסלולר לתפקד ברור באזורים שונים, אך המטריצות התאיות (ECM) הן מגוונים גם בהרכב וארגון. לדוגמא, סחוס במפרק מורכב משלושה אזורים עיקריים עם מורפולוגיה תאים שונה, פונקציה מכאנית, ECM. הבדלים בעופרת ECM שלהם דיפרנציאלי אחריות נושאי העומס; השכבה השטחית מעורבת בעיקר לצורך מתן המענה המתיח לטעון, בעוד האזורים באמצע והעמוקים אחראים בעיקר בתגובת הדחיסה 1. בדומה לכך, הדיסק הבין חולייתי, pulposus גרעין דמוי ג'ל מוקף סיסטיק שבשבת annulus והתאים בתוך שני אלה תחומים ברורים לחוות סוגים שונים של גירויים biophysical2. בסוגים אלה של רקמות, תאים ואת המטריצות התאיות בתוך שכבות הרקמה לתקשר אחד עם השני כמו הרקמה עוברת ומגיבה כוחות מכאניים.
חזרה על מבנים רקמות הטרוגנית כזה עדיין מהווה אתגר בהנדסת רקמות ורפואה רגנרטיבית, ואת הבנתנו המשמעות הביולוגית שלהם מוגבל. יש צורך culturing פלטפורמות לניתוח רקמות מרובדת כמו גם שיתוף תרבויות של אוכלוסיות שונות של תאים בתוך מבנה אחד. בהנדסת רקמות סחוס במפרק, פיגום פחות שכבתי מבנים נבנו על ידי רתימת היכולת של כונדרוציטים אזורים להפקיד ECM המגוונת לחקות את השכבות השונות של רקמה זו 3,4. עם זאת, בונת הידרוג'ל שכבתית לספק הזדמנות לחקור את האינטראקציה של סוגים שונים של אוכלוסיות תאים חסרות היכולת ליצור רקמות חזקות באופן עצמאי. לדוגמה, פופ שונהulations של בתאי גזע mesenchymal יכול להיות שיתוף תרבותי בתוך מבנים שכבתיים. פיגומים שכבתיים כאלה שמשו בשני chondrocytes ומבדל בתאי גזע mesenchymal עבור הנדסת רקמות משופרת 5. לא רק יכולים אוכלוסיות תאים שונות להיות שיתוף תרבותי בשכבות הידרוג'ל דומות, אבל סוג תא בודד יכול גם להיות מתורבת בתוך שכבות כי נפלו קורבן למניפולציות יש קשיחות משתנית או תוכן ביוכימיים לעורר תגובות שונות מתאי 6,7.
הידרוג ביולוגי שונה רב שנוצל שכבת אוכלוסיות תאים עבור הנדסת רקמות סחוס כגון אלה באמצעות פוליאתילן גליקול או בסיסים ויניל אלכוהול פולי 7-9. עם זאת, הידרוג אלגינט אחד biomaterials הפשוטה שממנו ניתן ליצור פיגומים שכבתיים ללימוד אוכלוסיות תאי הטרוגנית שיתוף התרבות. בעוד הידרוג agarose גם נוצר בקלות, הידרוג אלגינט יש ערך המוסף של שמאפשר קלolation של תאים מן המבנה 3-D לניתוח של תאים בודדים, כמו תוארה בעבר 10. במחקרים קודמים, הידרוג אלגינט דו-שכבתי נוצר בסדינים דקים מגיליונות אלה, סעיפים היו פרוסים (למשל., באמצעות אגרוף ביופסיה) עבור יישומים מסוימים כגון ניתוח התוכן ביוכימיים או נכסי גזירת interfacial 11,12. שיטה נוספת להרכבת גליונות אלגינט דק תוארה עם פוטנציאל ריבוד לתוך שכבות מרובות, אך עדיין ידרוש שינוי אל הידרוג'ל לשימוש לבדיקות מכניות 13.
כאן, אנו מציגים שיטה ליצירת reproducibly דו-שכבתי דיסקים הידרוג'ל אלגינט לשימוש באוכלוסיות שונות-culturing שיתוף של תאים. פלטפורמת דיסק אלגינט זה הוא בעל מספר יתרונות. בראש ובראשונה, את הצורה לשחזור וגודל קטן הוא מסיע עבור גירוי מכני של תאים משובצים ללא צורך בביופסיה puNCH או שינוי פיזי אחר אל הידרוג'ל עבור יישומים רבים. בנוסף, כדאיויות תא נותרות גבוהות במהלך תהליך השכבות, ולאחר היווצרות קריש הפרדה ברורה של שתי אוכלוסיות התאים בתוך הג'ל גלויה ללא באזור חופפים ראשוני.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנה להרכבת דיסקים אלגינט
2. כינונה של דיסקי אלגינט Seeded ניידים
3. שכבות של דיסקים אלגינט
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
איור 1 מתאר את היווצרות שכבות של הידרוג אלגינט. הושלם דו-שכבתי ג'לים להפגין הפרדה ראשונית מלאה של אוכלוסיות תאים כפי שמוצג באיור 2. כדאיויות תא של אדם בתאי גזע mesenchymal) מוטבעות בתוך הידרוג אלה שכבתיות נותרת גבוהות להשוות את הידרוג בתפזורת כפי שמוצג באיור 3. הכדאיות הוערכה לאחר חישול, חיתוך הג'לים אנכי כדי לגשת למרכז ולאחר מכן מכתים תאי החיים בג'לים annealed עם גשש תא חי, CMFDA (ירוק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כאן אנו מתארים פרוטוקול ליצירת תקליטורי הידרוג'ל אלגינט שכבתיים ללימוד שיתוף תרבויות של אוכלוסיות תאים מרובות, כגון אלה ברקמות שכבתיות פיסיולוגי, למשל, סחוס. מבנים שכבתיים, כגון פלטפורמת התרבות המתוארת, יכולים לשמש כדי לבחון את יחסי הגומלין בין שתי אוכלוסיות תאים מובחנות נתונות באותה סביבת התרבות או תחת עומס.
אלגינט הוא פוליסכריד ליניארי anionic כי כבר מצא להיות ביולוגיים שמש בהצלחה למחקר הנדסת ביולו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
עבודה זו מומנה על ידי הקרן הלאומית למדע (CBET 0845754, AHH).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| חומצה אלגינית מלח נתרן | תמיסת Sigma Aldrich | A1112 | מיוצרת ב-wt% באמצעות DPBS (-/-) |
| 1x Sulbecco's Phosphate Buffered Sa Salt (-/-) | Gibco Life Technologies | 14190 | |
| 1x Dulbecco's Phosphate Buffered Sa Salt (+/+) | Gibco Life Technologies | 14190 | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium | Gibco Life Technologies | 11965 | דוגמה. השתמש במסנני מזרק מסוג בינוני רצוי |
| (0.02 μ מ ניילון) | FisherBrand | 0979C | |
| סידן כלוריד דיהידראט | פישר ביוריאגנטים | BP510 | הכן תמיסה במים סטריליים |
| קריטריון בוטר נייר סינון | Biorad | 1704085 | חתוך לגודל לוחות הקצה להיווצרות עובש |
| תא מיקרו-מסננת קרום (10 & # 956; m גודל נקבוביות) | Biodesign Inc מניו יורק | N10R | חתוך לגודל לוחות הקצה להיווצרות עובש |
| נתרן ציטראט דיהידראט | FisherScience | S93364 | |
| Ethylenediaminetetraacetic חומצה טטרסודיום מלח דיהידראט (EDTA) | FisherBioreagent | BP121 | |
| סרום בקר עוברי | ג'יבקו טכנולוגיות חיים | 26140 | משמש בדוגמה מצע גידול בסיסי של תאי גזע מזנכימליים |
| פניצילין/סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל) | Gibco Life Technologies | 15140 | משמש לדוגמה מצע גידול בסיסי של תאי גזע מזנכימליים |
| L-גלוטמין (200 מ"מ) | Gibco Life Technologies | 25030081 | משמש לדוגמה מצע גידול בסיסי של תאי גזע מזנכימליים |
| חומצות אמינו לא חיוניות (100x) | Gibco Life Technologies | 11140050 | משמש לדוגמא מצע גידול בסיסי של תאי גזע מזנכימליים |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה