מאמר שיטה

פיתוח ואפיון הידרוג'לים מטריקס חוץ-תאיים ריאתיים דה-צלולריים

DOI:

10.3791/65768

⸱

8 בדצמבר 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Engineered Cancer and Organ Models Laboratory, Koç University, 2Research Center for Translational Medicine (KUTTAM), Koç University, 3Department of Chemical and Biological Engineering, School of Engineering, Koç University, 4Department of Medical Biology, School of Medicine, Koç University

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול מבהיר שתי מתודולוגיות דה-צלולריזציה נפרדות המיושמות על רקמות ריאה מקומיות של בקר, ומספק תיאור מקיף של האפיונים שלהן.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השימוש בהידרוג'לים חוץ-תאיים שמקורם במטריצה חוץ-תאית (ECM) בהנדסת רקמות הפך פופולרי יותר ויותר, מכיוון שהם יכולים לחקות את הסביבה הטבעית של התאים במבחנה. עם זאת, שמירה על התוכן הביוכימי המקורי של ECM, השגת יציבות מכנית, והבנת ההשפעה של תהליך decellularization על התכונות המכניות של הידרוג'ל ECM הם מאתגרים. כאן תואר צינור לדה-צלולריזציה של רקמת ריאה של בקר באמצעות שני פרוטוקולים שונים, אפיון במורד הזרם של יעילות דה-צלולריזציה, ייצור הידרוג'לים ECM של ריאה דה-צלולרית והערכת תכונותיהם המכניות והציטו-תאימות. דה-צלולריזציה של ריאת הבקר נעשתה בשיטה פיזיקלית (מחזורי הקפאה-הפשרה) או כימית (מבוססת דטרגנט). צביעת Hematoxylin ו- Eosin בוצעה כדי לאמת את decellularization ושמירה של רכיבי ECM עיקריים. להערכת תכולת שאריות הקולגן וגליקוזאמינוגליקן סולפט (sGAG) בדגימות הדה-צלולריות, נעשה שימוש בטכניקות צביעה בצבע אדום סיריוס וכחול אלקיאן, בהתאמה. תכונות מכניות של הידרוג'ל ECM ריאות decellularized התאפיינו rheology תנודה. התוצאות מצביעות על כך שהידרוג'ל ריאות בקר נטול תאים יכול לספק חלופה אורגנוטיפית אמינה למוצרי ECM מסחריים על ידי שמירה על רוב רכיבי ECM המקוריים. יתר על כן, ממצאים אלה מגלים כי שיטת הדה-צלולריזציה המועדפת משפיעה באופן משמעותי על קינטיקה של ג'לציה, כמו גם על הנוקשות והתכונות הוויסקו-אלסטיות של הידרוג'לים המתקבלים.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

תנאי תרבית חד-שכבתיים קונבנציונליים אינם מציעים ייצוג נאמן של מיקרו-סביבות רקמה טבעיות וחסרים את היכולת לספק פיגום תלת-ממדי (תלת-ממדי) עם ליגנדות מאלפות המאפשרות אינטראקציות בין מטריצת תאים לתאים1. הרכב מטריצה חוץ-תאית (ECM) ותכונות מכניות הם ספציפיים מאוד לרקמות, תלויי זמן, ועוברים שינויים בתנאים פתולוגיים. לכן, יש צורך במודלים ביומימטיים של רקמות תלת ממדיות המאפשרים כוונון של מאפיינים כאלה, אפנון ההתנהגות התאית והשגת פונקציונליות רקמה רצויה. ביו-חומרים מקוריים שמקורם ב-ECM מושכים תשומת לב רבה בהנדסת רקמות עם היכולת להשתמש ישירות ב-ECM 1,2,3,4,5 ספציפי לרקמות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ריאות מקומיות טריות מתורמים צעירים (בני שנה-שנתיים) של בקר התקבלו מבית מטבחיים מקומי והועברו במיכל פלסטיק אטום על קרח למעבדה. הקרבת בעלי חיים מבוצעת לצריכה כללית של בשר (ריאות שהושלכו כפסולת) ואינה קשורה למחקר או עקב ממנו. אנו מאשרים כי בית המטבחיים עומד בחוקים ובתקנות הלאומיים של הקרבת בעלי חיים. יתר על כן, אנו מאשרים כי השתמשנו רק בחומרי פסולת וכי לפרויקט המחקר לא הייתה השפעה על מספר בעלי החיים שהוקרבו.

1. קציר איברים והכנת רקמות

  1. אחסנו רקמות ריאה חדשות של בקר בטמפרטורה של -80°C עד לניסוי.
  2. ביום הניסוי, חכו שרקמות הריאה הקפואות יפשירו בטמפרטורת החדר.
  3. לנתח את הרקמות עם אזמלים סטריליים מספריים כד....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

דה-סלולריזציה
דה-צלולריזציה של רקמת ריאה של בקר כדי לייצר הידרוג'לים dECM שישחזרו את מיקרו-הסביבה הריאה הטבעית הושגה הן בשיטות פיזיקליות (הקפאה-הפשרה) והן בשיטות כימיות (Triton-X-100). לאחר נתיחה, חתיכות רקמה נשטפו באנטיביוטיקה המכילה dH2O כדי להסיר פתוגנים שיכולים להשפיע מאוחר יותר על הסטריליות של הידרוג'ל dECM. בסך הכל יושמו חמישה מחזורים לסירוגין בין חנקן נוזלי לאמבט מים של 37 מעלות צלזיוס בשיטת הקפאה-הפשרה כדי לשבש מבנים תאיים. בשיטת הדה-צלולריזציה השנייה, חתיכות רקמת ריאה מקומיות טופלו.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הידרוג'לים שמקורם באיברים הפכו למודלים מבטיחים המשחזרים את ECM הרקמה הטבעית ומחקים תפקוד תאי אורגנוטיפי. למרות שלעתים קרובות נעשה שימוש ב-ECM ריאתי דה-צלולרי בהנדסת רקמות, אפיון יסודי של הרכב ביו-חומרים ותכונות מכניות יועיל להבנה טובה יותר של האופן שבו אינטראקציות תא-ECM יכולות להיות מווסתות לצורך מידול תהליכים ביולוגיים במהלך הומאוסטזיס או מחלה. במיוחד, הערכה ובקרה של תכונות מכניות של הידרוג'לים משוחזרים, כגון קשיחות וצמיגות, יש חשיבות רבה כפי שהם נרמזו בוויסות מספר תופעות תאיות. לכן, חיוני להשוות ולהעריך שיטות דה-צלולר.......

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כל המחברים מצהירים שאין אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו מומנה על ידי המועצה למחקר מדעי וטכנולוגי של טורקיה (TÜBİTAK) (מענק מס' 118C238). האחריות המלאה של הפרסום/העיתון היא של בעל הפרסום. התמיכה הכספית המתקבלת מ- TÜBİTAK אין פירושה שתוכן הפרסום מאושר במובן המדעי על ידי TÜBİTAK. המחברים מודים בהכרת תודה על השימוש בשירותים ובמתקנים של מרכז המחקר של אוניברסיטת קוץ' לרפואה תרגומית (KUTTAM). איור 1 ואיור 2a נוצרו באמצעות Biorender.com.

....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
אתנול מוחלטISOLAB64-17-5
חומצה אצטיתISOLAB64-19-7
תמיסה כחולה אלציאניתSigma-AldrichB8438
Deoxyribonuclease I מלבלב בקרSigma-AldrichDN25
Discovery HR-2 ריאומטרTA Instruments
מדיום הרכבה של EntellanMerck107960
תמיסת אאוזיןBright-slide2.BS01-105-1000
פורמלדהיד מדעי מיקרוסקופיה אלקטרונית50-980-485
חומצה הידרוכלוריתMerck100317
יודסיגמא-אולדריץ'3002
מגנזיום כלורידסיגמא-אולדריץ'7786-30-3
תמיסת צביעת המטוקסילין של מאיירMerck2.BS01-103-1000
O.C.T תרכובתרקמה-טק4583
פניצילין/סטרפטומיציןBiowestL0018-100
פפסין מרירית קיבה חזיריתסיגמא-אולדריץ'P6887
חומצה פיקריתPolysciences88-89-1
סיריוס אדוםPolysciences09400-25
נתרן הידרוקסידסיגמא-אולדריץ'S5881
סוכרוז סיגמא-אולדריץ'S0389
טריטון-X-100מרק112298

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zhu, X., et al. Ordered micropattern arrays fabricated by lung-derived dECM hydrogels for chemotherapeutic drug screening. Mater Today Bio. 15, 100274(2022).
  2. Ulldemolins, A., et al. Lung extracellular matri....

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

ECM

מאמרים קשורים