כאן, מוצג פרוטוקול להשתלת שתל כלי דם מהונדס רקמות בעורק הצוואר של העכבר בטכניקת השרוול, המספק מודל בעל חיים מתאים לחקירת מנגנוני התחדשות רקמות כלי הדם.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן, מוצג פרוטוקול להשתלת שתל כלי דם מהונדס רקמות בעורק הצוואר של העכבר בטכניקת השרוול, המספק מודל בעל חיים מתאים לחקירת מנגנוני התחדשות רקמות כלי הדם.
פיתוח שתלי כלי דם בקוטר קטן היה מאמץ עולמי, עם קבוצות מחקר רבות התורמות לתחום זה. ניסויים בבעלי חיים ממלאים תפקיד מרכזי בהערכת היעילות והבטיחות של שתלים בכלי דם, במיוחד בהיעדר יישומים קליניים. בהשוואה למודלים חלופיים של בעלי חיים, מודל השתלת העכברים מציע מספר יתרונות, כולל רקע גנטי מוגדר היטב, שיטה בוגרת לבניית מודל מחלה והליך כירורגי פשוט. בהתבסס על יתרונות אלה, המחקר הנוכחי המציא טכניקת שרוול פשוטה להשתלת שתלי כלי דם מהונדסים רקמות בעורק הצוואר של העכבר. טכניקה זו החלה בייצור שתלי כלי דם בקוטר קטן של פוליקפרולקטון (PCL) באמצעות ספינינג אלקטרוסטטי, ולאחר מכן זריעה של מקרופאגים על השתלים באמצעות ספיחת זלוף. לאחר מכן, שתלי כלי הדם המהונדסים ברקמות תאיות הושתלו בעורק הצוואר של העכבר בטכניקת השרוול כדי להעריך את הסבלנות ויכולת ההתחדשות. לאחר 30 יום של השתלה in vivo , הסבלנות של כלי הדם נמצאה משביעת רצון, עם עדות להתחדשות רקמות ניאו והיווצרות שכבת אנדותל בתוך לומן השתלים. כל הנתונים נותחו באמצעות תוכנות סטטיסטיות וגרפיות. מחקר זה ביסס בהצלחה מודל השתלת עורק הצוואר של עכבר שניתן להשתמש בו כדי לחקור את המקורות התאיים של התחדשות כלי הדם ואת מנגנוני הפעולה של חומרים פעילים. יתר על כן, הוא מספק תמיכה תיאורטית לפיתוח שתלי כלי דם חדשים בקוטר קטן.
השכיחות והתמותה של מחלות לב וכלי דם עולות ברחבי העולם, ומייצגות דאגה משמעותית לבריאות הציבור1. השתלת מעקף כלי דם היא התערבות יעילה למחלת לב כלילית חמורה ומחלת כלי דם היקפיים2. השימוש בשתלי כלי דם מלאכותיים בקוטר העולה על 6 מ"מ תועד היטב במסגרות קליניות. לעומת זאת, בעלי קוטר מתחת ל -6 מ"מ נוטים לפקקת והיפרפלזיה אינטימית, מה שעלול להוביל לסיכון ניכר לרסטנוזיס3. למרות התקדמות משמעותית במחקר ופיתוח של שתלי כלי דם בקוטר קטן בשנים האחרונות, עם מספר מוצרים המתקרבים ליישום קליני, נותרו אתגרים מרובים 4,5. אלה כוללים שיעור סבלנות נמוך יחסית לטווח ארוך, התחדשות כלי דם מוגבלת והבנה לא מספקת של מנגנון ההתחדשות.
הערכה פרה-קלינית של שתלי כלי דם חדשים בקוטר קטן מסתמכת על השתלה in vivo במודלים שונים של בעלי חיים. המודלים הנפוצים ביותר כוללים את עורק הצוואר של הכבשים, עורק הירך של הכלב, עורק הצוואר של הארנב ודגמי השתלת עורק הבטן של חולדות 6,7,8,9. ניתן להעריך את הסבלנות של שתלי כלי דם בבעלי חיים בינוניים עד גדולים, כגון כבשים, חזירים וכלבים. עם זאת, מחקרים אלה כרוכים בעלויות משמעותיות בשל המומחיות והציוד הנדרשים. בנוסף, המורכבות הטכנית שלהם מציבה אתגר ליישום. לעומת זאת, במודלים של בעלי חיים קטנים כמו ארנבות וחולדות חסרים מינים טרנסגניים מבוססים היטב עם רקע גנטי מוגדר בבירור, מה שמהווה מכשול משמעותי בחקר מנגנוני התחדשות כלי הדם.
בהשוואה למודלים של בעלי חיים שהוזכרו לעיל, מודל העכבר מציע הליך כירורגי פשוט יחסית, מתודולוגיה מבוססת היטב ליצירת עכברים מהונדסים גנטית ורקע גנטי מוגדר בבירור. עם זאת, הקוטר הקטן של כלי הדם של העכברים הופך את האנסטומוזה מקצה לקצה בהשתלת כלי דם למורכבת מבחינה טכנית, הדורשת מומחיות משמעותית ומניבה אחוזי הצלחה נמוכים יחסית. כדי להפחית את מורכבות ההליך ולשפר את אחוזי ההצלחה של השתלת שתל כלי דם, המחקר הנוכחי השתמש בטכניקת השרוול במודל השתלת עורק הצוואר של עכבר.
לאחר השתלת in vivo , שתלים וסקולריים יכולים לגייס תאים אנדוגניים התורמים להתחדשות רקמות כלי הדם. נוכחותם של תאים אלה מקלה על אנדותליזציה והתחדשות של שכבת השריר החלק של השתלים. 10. עם זאת, מקור וסוג התאים המעורבים בהתחדשות רקמות כלי הדם נותרו לא ברורים, ותיאוריות מתחרות מרובות נחקרות11. בין אלה, המחקר התמקד בתפקידים של תאי דלקת ותאי גזע. ברויאר ועמיתיו זרעו מונוציטים שמקורם במח עצם אנושי (hBMCs) על שתלים וסקולריים ומצאו כי התאים הזרעים גייסו תאי מארח לדופן השתל באמצעות שחרור חלבון כימואטרקנטי מונוציטי-1 (MCP-1), ובכך קידמו את התחדשות רקמת כלי הדם12. במחקר זה, הוצעה שיטת זריעת תאים יעילה לספיחת זלוף ושימשה בהצלחה לזריעה של מקרופאגים על גבי שתלי כלי דם בקוטר קטן של פוליקפרולקטון (PCL). לאחר ההשתלה, תאים אלה הפגינו כדאיות מתמשכת.
מאמר זה מפרט את המתודולוגיה להכנת שתלי כלי דם מהונדסי רקמות ואת הליך השתלת עורק הצוואר בעכברים בטכניקת השרוול. התהליך מתחיל בייצור שתלי כלי דם בקוטר קטן PCL עם פרמטרים מוגדרים באמצעות ספינינג אלקטרוסטטי. לאחר מכן, שתלים הנחשבים מתאימים להשתלה עוברים בדיקות מכניות. לאחר מכן נזרעים מקרופאגים על שתלי כלי הדם בשיטת ספיחת הזלוף. לבסוף, שתלי כלי דם זרעי מקרופאגים מושתלים בעורק הצוואר של העכבר בטכניקת השרוול, ותכונות הסבלנות וההתחדשות מנותחות לאחר חודש של השתלת in vivo .
לטכניקה זו יש פוטנציאל לשפר את היעילות ושיעורי ההצלחה של השתלת כלי דם במודלים של עכברים. יתר על כן, ניתן להשתמש במודל כדי לחקור את המנגנונים העומדים בבסיס מקורות תאים, גנים מרכזיים וגורמים פעילים בהתחדשות כלי הדם, ולספק תמיכה תיאורטית ומתודולוגית לשינוי תפקודי ופיתוח של שתלי כלי דם חדשים בקוטר קטן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כל ההליכים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה האתית לניסויים בבעלי חיים של המכון לרפואת קרינה, האקדמיה הסינית למדעי הרפואה, ועמדו בהנחיות לטיפול ושימוש בחיות מעבדה. במחקר זה נעשה שימוש בעכברים זכרים C57BL/6, בני 6-8 שבועות, עם משקל גוף של 25-30 גרם. פרטים על הריאגנטים והציוד המשמשים במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.
1. ייצור שתלים וסקולריים בקוטר קטן
הערה: לייצר שתלי כלי דם PCL בקוטר קטן בטכניקת אלקטרו-ספינינג13.
2. זריעת מקרופאגים על גבי שתלים וסקולריים
הערה: ודא שכל הפתרונות והחומרים סטריליים. בצע את כל הפעולות בחדר תרבית התאים.
3. מודל השתלת עורק הצוואר של עכבר
הערה: שמור על אזור כירורגי סטרילי להליכים בבעלי חיים. יש לעקר את כל המכשירים והכלים החד-פעמיים לפני הניתוח.
4. טיפול וניתוח לאחר ההליך
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שתלים וסקולריים בקוטר קטן עם פרמטרים שונים הוכנו בהצלחה באמצעות אלקטרו-ספינינג. תמונות SEM חשפו כי הסיבים היו מפוזרים באופן אחיד והציגו סידור לא סדיר בתוך דופן השתל, עם נוכחות של מבני נקבוביות (איור 4). ככל שריכוז ה-PCL גדל, גם קוטר הסיבים וגם גודל הנקבוביות גדלו. ערכים ספציפיים עבור כל קבוצת השתלות כלי דם מוצגים בטבלה 2. תוצאות הבדיקות המכניות הראו כי כל השתלים בכלי הדם עומדים בתקנים המכניים הנדרשים. העומס והמתח המקסימליים בעת השבירה גדלו עם ריכוזי PCL גבוהים יותר ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
השימוש בטכניקת השרוול להשתלת שתלי כלי דם מהונדסים רקמות בעורק הצוואר של העכבר מייצג התקדמות משמעותית במחקר הלב וכלי הדם15. השלבים הקריטיים של טכניקה זו כוללים זריעת תאים והשתלת שתלים. מחקר זה השתמש בגישת ספיחת זלוף כדי לשפר את צפיפות הזריעה של מקרופאגים כדי לטפל בבעיות הקשורות לזריעת תאים לא אחידה וכדאיות תאים נמוכה. שיטה זו אפשרה למקרופאגים לחדור לדופן השתל של כלי הדם ולהפיץ אותו באופן שווה.
בכל הנוגע להשתלת כלי דם, טכניקת השרוול, בניג...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין אינטרסים כלכליים מנוגדים.
המימון למחקר זה ניתן על ידי פרויקטים של הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (מס' 32101098, 32071356 ו-82272158) וקרן החדשנות CAMS למדעי הרפואה (מס' 2022-I2M-1-023).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1% פניצילין-סטרפטומיצין | Solarbio | P1400 | |
| 10% סרום בקר עוברי | Gibco | A5256701 | |
| 4% paraformaldehyde | Solarbio | P1110 | |
| 4',6-Diamidino-2-Phenylindole (DAPI) | SouthernBiotech | 0100-20 | |
| אלכוהול | טיאנג'ין כימיקלים Reaggent Company | 1083 | |
| נוגדן נגד עכבר CD31 ראשוני BD | Bioscience | 553370 | |
| קליפים עורקיים | RWD מדעי החיים | R31005-06 | |
| C57BL/6 עכברים | בייג'ינג מעבדת נהר חיוני חברת | ||
| מדיום הנשר השונה של Dulbecco (DMEM) | Gibco | 11966025 | |
| מכונת ספינינג אלקטרוסטטית | Yunfan Technology | DP30 | |
| עז נגד חולדות IgG (Alexa Fluor 555) | Invitrogen | A-21434 | |
| המטוקסילין ואאוזין (H& ה) | Solarbio | G1120 | |
| Hexafluoroisopropanol (HFIP) | McClean | H811026 | |
| יודופור | LIRCON | V273068 | |
| Microscissors | World Precision Instruments | 14124 | |
| מיקרוטוויזטורים | מכשירי דיוק עולמיים | 500338 | |
| סרום עיזים רגיל | Boster | AR0009 | |
| תמיסת מלח רגילה | Cisen חברת תרופות | H20113369 | |
| צינור ניילון לשרוול | Portex | ||
| תרכובת טמפרטורת חיתוך אופטימלית (OCT) | Sakara | 4583 | |
| Pentobarbital נתרן | Sigma | P3761 | |
| פוספט חוצץ מלח (PBS) | Solarbio | P1003 | |
| Poly(ε- כדורי קפרולקטון) (PCL) (Mn = 80,000) | סיגמא | 704067 | |
| RAW264.7 מקרופאגים | ביוטכנולוגיה | ||
| מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) | Zeiss | PHENOM-XL-G2 | |
| תפרים כירורגיים 6-0 | מפעל מיקרו-מכשירים של Ningbo Chenghe | 220919 | |
| תפרים כירורגיים 9-0 | מפעל מיקרו-מכשירים Ningbo Chenghe | 221006 | |
| מזרק | צ'אנגצ'יאנג מכשור רפואי | 0197 | |
| מכונת בדיקת מתיחה | Instron | WDW-5D |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.