מחלת מסתם אבי העורקים קלציפית (CAVD) היא פתולוגיה כרונית המאופיינת בדלקת, פיברוזיס ומקרוקלציפיקציה של עלוני מסתם אבי העורקים. שיפוץ מתקדם והסתיידות של העלונים (המכונים טרשת אבי העורקים) עלולים להוביל לחסימת זרימת הדם (היצרות אבי העורקים) התורמת לשבץ מוחי ומובילה לאי ספיקת לב. כיום הטיפול היחיד ב- CAVD הוא החלפת מסתם אבי העורקים כירורגי או טרנסקטטר (SAVR ו- TAVR, בהתאמה). אין אפשרות לא ניתוחית לעצור או להפוך את התקדמות CAVD, וללא החלפת מסתם, שיעורי התמותה מתקרבים ל -50% תוך 2-3 שנים 1,2,3. הגדרת המנגנונים הבסיסיים המניעים פתולוגיה זו תזהה גישות טיפוליות חדשניות פוטנציאליות.
אצל מבוגר בריא, עלוני שסתום אבי העורקים הם בעובי של כמילימטר אחד, ותפקידם העיקרי הוא לשמור על זרימה חד כיוונית של הדם מתוך החדר השמאלי4. כל אחד משלושת העלונים מורכב משכבה של תאי אנדותל (VECs) המרפדת את פני השטח החיצוניים של העלון ומתפקדת כמחסום. VECs שומרים על הומאוסטזיס של המסתם על ידי ויסות החדירות, הידבקות תאי דלקת ואיתות פראקריני 5,6,7. תאים אינטרסטיציאליים של שסתומים (VICs) מהווים את רוב התאים בתוך עלון המסתם8. VICs מסודרים בשלוש שכבות ייחודיות בעלון. שכבות אלה ידועות בשם החדר, הספונגיוזה והפיברוזה9. החדר פונה לחדר השמאלי ומכיל סיבי קולגן ואלסטין. השכבה האמצעית, הספונגיוסה, מכילה תוכן פרוטאוגליקני גבוה המספק גמישות גזירה במהלך מחזור הלב. שכבת הפיברוסה החיצונית ממוקמת קרוב למשטח הזרימה בצד אבי העורקים והיא עשירה בקולגן פיברילרי מסוג I ו-III המספקים חוזק לשמירה על קואפטציה במהלךדיאסטולה 10,11,12. עם זאת, תאי VICs חיים במצב שקט, גורמים כגון דלקת, שיפוץ של המטריצה החוץ-תאית (ECM) ולחץ מכני עלולים לשבש את הומאוסטזיס VIC 8,9,13,14,15,16. עם אובדן הומאוסטזיס, תאי גזע וירטואליים מפעילים ורוכשים פנוטיפ דמוי מיופיברובלסט המסוגל להתרבות, התכווצות והפרשה של חלבונים המעצבים מחדש את המיליאו17 החוץ-תאי. תאי VICs מופעלים יכולים לעבור לתאי סידן המזכירים התמיינות של תא גזע מזנכימלי (MSC) לאוסטאובלסט 15,17,18,19,20,21,22,23,24,25.
נראה כי ההסתיידות מתחילה בשכבת הפיברוסה העשירה בקולגן מתרומות של VECs ו-VICs, אך מתרחבת ופולשת לשכבות האחרות של העלון8. לפיכך, ברור כי הן VECs והן VICs מגיבים לגירויים כדי לווסת את הביטוי של גנים אוסטאוגניים, עם זאת, האירועים המדויקים המניעים את ההפעלה של גנים אוסטאוגניים, כמו גם את יחסי הגומלין המורכבים בין התאים לבין המטריצה החוץ תאית של העלון, נשארים לא מוגדרים. מודלים של מורין אינם מקור אידיאלי לחקר מניעים לא גנטיים של פתוגנזה של CAVD, מכיוון שעכברים אינם מפתחים CAVD denovo 26,27, ולכן השימוש ברקמות אנושיות ראשוניות ובקווי התאים הראשוניים שבודדו מרקמות אלה הוא הכרחי. בפרט, השגת תאים אלה במספרים גבוהים ובאיכות טובה היא הכרחית, שכן תחום תרביות התאים התלת-ממדיות והמודלים האורגנואידיים מתרחב וצפוי להפוך לחלופה מבוססת אדם ex vivo למודלים של מורין.
מטרת השיטה הנוכחית היא לשתף זרימת עבודה שקבעה את התנאים לבידוד יעיל ולגידול VECs ו- VICs המתקבלים משסתומים שהוסרו בניתוח מתורמים אנושיים. מחקרים קודמים הראו בידוד מוצלח של VECs ו- VICs משסתומי חזיר28 ומורין29, למיטב ידיעתנו זהו הראשון המתאר את הבידוד של תאים אלה ברקמות אנושיות. הפרוטוקול המתואר כאן ישים על שסתומים שנכרתו על ידי בני אדם ועוקף ומשפר מאוד את הנזק הנגרם על ידי זמן הרכש הממושך לעתים קרובות בין כריתת רקמות לעיבוד במעבדה על ידי החדרת שימוש בתמיסת אחסון קרה, תמיסת מאגר המשמשת קלינית בהשתלות איברים המייצבת מאוד את תאי הרקמה שנכרתה. הפרוטוקול המתואר כאן מראה גם כיצד לקבוע פנוטיפ של תאים ולהבטיח יעילות גבוהה של הישרדות התא עם זיהום צולב מינימלי של התא.