Name: התאמה מגנטית של מטען אחרי ברקמות הלב מהונדסים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-05-05T13:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 40 s
Description: למד כיצד לכוון עומס לאחור במגנטיות ברקמות לב מהונדסות באמצעות מערכת סיליקון מגנטית. שיטה זו מאפשרת מחקר מדויק של פיתוח כוח, התמרה והבשלה של רקמות לב ללא פתיחת צלחת תרבית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים Jutta Starbatty על התמיכה שלה בעבודת התרבות רקמה, אקסל קירשהוף לצילום, אליס Casagrande סקונטו לעריכת עבודה, ותודות מיוחדת בולנט Aksehirlioglu לתמיכה טכנית בפיתוח של התקן זה. בי בי היה נתמך על ידי DZHK (המרכז הגרמני למחקר לב וכלי דם) המלומד גרנט, M.L.R. על ידי ויטאקר הבינלאומי בתר דוקטורט גרנט ו M.N.H. על ידי קרנות מן DZHK.

<ol><li>Zipes, D. P., Libby, P., Bonow, R. O., Mann, D. L., Tomaselli, G. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZipes%2C+DP+%22Braunwald%27s+Heart+Disease%3A+A+Textbook+of+Cardiovascular+Medicine.+11th+edn%22">Braunwald's Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine. 11th edn</a>. , Elsevier. (2018).</li>
<li>McCain, M. L., Yuan, H., Pasqualini, F. S., Campbell, P. H., Parker, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Matrix+elasticity+regulates+the+optimal+cardiac+myocyte+shape+for+contractility%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-+Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Matrix elasticity regulates the optimal cardiac myocyte shape for contractility.</a> American Journal of Physiology- Heart and Circulatory Physiology. 306 (11), 1525-1539 (2014).</li>
<li>de Groot, P. C., van Dijk, A., Dijk, E., Hopman, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preserved+cardiac+function+after+chronic+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Archives+of+Physical+Medicine+and+Rehabilitation%22%5BJournal%5D)">Preserved cardiac function after chronic spinal cord injury.</a> Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 87 (9), 1195-1200 (2006).</li>
<li>Perhonen, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+atrophy+after+bed+rest+and+spaceflight%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physiology%22%5BJournal%5D)">Cardiac atrophy after bed rest and spaceflight.</a> Journal of Applied Physiology. 91 (2), 645-653 (2001).</li>
<li>Levy, D., Larson, M. G., Vasan, R. S., Kannel, W. B., Ho, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+progression+from+hypertension+to+congestive+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Medical+Association%22%5BJournal%5D)">The progression from hypertension to congestive heart failure.</a> Journal of the American Medical Association. 275 (20), 1557-1562 (1996).</li>
<li>Levy, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+trends+in+the+incidence+of+and+survival+with+heart+failure%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Long-term trends in the incidence of and survival with heart failure.</a> The New England Journal of Medicine. 347 (18), 1397-1402 (2002).</li>
<li>Maggioni, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EURObservational+Research+Programme%3A+regional+differences+and+1-year+follow-up+results+of+the+Heart+Failure+Pilot+Survey+%28ESC-HF+Pilot%29%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Heart+Failure%22%5BJournal%5D)">EURObservational Research Programme: regional differences and 1-year follow-up results of the Heart Failure Pilot Survey (ESC-HF Pilot).</a> European Journal of Heart Failure. 15 (7), 808-817 (2013).</li>
<li>Mozaffarian, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heart+disease+and+stroke+statistics--2015+update%3A+a+report+from+the+American+Heart+Association%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Heart disease and stroke statistics--2015 update: a report from the American Heart Association.</a> Circulation. 131 (4), 29(2015).</li>
<li>Klautz, R. J., Teitel, D. F., Steendijk, P., van Bel, F., Baan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interaction+between+afterload+and+contractility+in+the+newborn+heart%3A+evidence+of+homeometric+autoregulation+in+the+intact+circulation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+College+of+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Interaction between afterload and contractility in the newborn heart: evidence of homeometric autoregulation in the intact circulation.</a> Journal of the American College of Cardiology. 25 (6), 1428-1435 (1995).</li>
<li>Liedtke, A. J., Pasternac, A., Sonnenblick, E. H., Gorlin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+canine+ventricular+dimensions+with+acute+changes+in+preload+and+afterload%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Changes in canine ventricular dimensions with acute changes in preload and afterload.</a> The American Journal of Physiology. 223 (4), 820-827 (1972).</li>
<li>Toischer, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+cardiac+remodeling+in+preload+versus+afterload%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation%22%5BJournal%5D)">Differential cardiac remodeling in preload versus afterload.</a> Circulation. 122 (10), 993-1003 (2010).</li>
<li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+Hypertrophy+and+Increased+Susceptibility+to+Spontaneous+Calcium-Release+of+Rat+Left+Atrial+Myocytes+Due+to+Elevated+Afterload%5BTitle%5D)+AND+%22PloS+one%22%5BJournal%5D)">Cellular Hypertrophy and Increased Susceptibility to Spontaneous Calcium-Release of Rat Left Atrial Myocytes Due to Elevated Afterload.</a> PloS one. 10 (12), 0144309(2015).</li>
<li>Hori, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loading+sequence+is+a+major+determinant+of+afterload-dependent+relaxation+in+intact+canine+heart%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Loading sequence is a major determinant of afterload-dependent relaxation in intact canine heart.</a> The American Journal of Physiology. 249, 4 Pt 2 747-754 (1985).</li>
<li>Schotola, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+contractile+adaption+to+preload+depends+on+the+amount+of+afterload%5BTitle%5D)+AND+%22ESC+Heart+Failure%22%5BJournal%5D)">The contractile adaption to preload depends on the amount of afterload.</a> ESC Heart Failure. 4 (4), 468-478 (2017).</li>
<li>Sonnenblick, E. H., Downing, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Afterload+as+a+primary+determinat+of+ventricular+performance%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Journal+of+Physiology%22%5BJournal%5D)">Afterload as a primary determinat of ventricular performance.</a> The American Journal of Physiology. 204, 604-610 (1963).</li>
<li>Hirt, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increased+afterload+induces+pathological+cardiac+hypertrophy%3A+a+new+in+vitro+model%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Research+in+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Increased afterload induces pathological cardiac hypertrophy: a new in vitro model.</a> Basic Research in Cardiology. 107 (6), 307(2012).</li>
<li>Hirt, M. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deciphering+the+microRNA+signature+of+pathological+cardiac+hypertrophy+by+engineered+heart+tissue-+and+sequencing-technology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+and+Cellular+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Deciphering the microRNA signature of pathological cardiac hypertrophy by engineered heart tissue- and sequencing-technology.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 81, 1-9 (2015).</li>
<li>Dorn, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+fuzzy+logic+of+physiological+cardiac+hypertrophy%5BTitle%5D)+AND+%22Hypertension%22%5BJournal%5D)">The fuzzy logic of physiological cardiac hypertrophy.</a> Hypertension. 49 (5), 962-970 (2007).</li>
<li>Hill, J. A., Olson, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cardiac+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Cardiac plasticity.</a> The New England Journal of Medicine. 358 (13), 1370-1380 (2008).</li>
<li>Maillet, M., van Berlo, J. H., Molkentin, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+basis+of+physiological+heart+growth%3A+fundamental+concepts+and+new+players%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Molecular+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Molecular basis of physiological heart growth: fundamental concepts and new players.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 14 (1), 38-48 (2013).</li>
<li>Stenzig, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA+methylation+in+an+engineered+heart+tissue+model+of+cardiac+hypertrophy%3A+common+signatures+and+effects+of+DNA+methylation+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22Basic+Research+in+Cardiology%22%5BJournal%5D)">DNA methylation in an engineered heart tissue model of cardiac hypertrophy: common signatures and effects of DNA methylation inhibitors.</a> Basic Research in Cardiology. 111 (1), 9(2016).</li>
<li>Werner, T. R., Kunze, A. C., Stenzig, J., Eschenhagen, T., Hirt, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Blockade+of+miR-140-3p+prevents+functional+deterioration+in+afterload-enhanced+engineered+heart+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Blockade of miR-140-3p prevents functional deterioration in afterload-enhanced engineered heart tissue.</a> Scientific Reports. 9 (1), 11494(2019).</li>
<li>Leonard, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Afterload+promotes+maturation+of+human+induced+pluripotent+stem+cell+derived+cardiomyocytes+in+engineered+heart+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Molecular+and+Cellular+Cardiology%22%5BJournal%5D)">Afterload promotes maturation of human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes in engineered heart tissues.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 118, 147-158 (2018).</li>
<li>Rodriguez, M. L., Werner, T. R., Becker, B., Eschenhagen, T., Hirt, M. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetics-Based+Approach+for+Fine-Tuning+Afterload+in+Engineered+Heart+Tissues%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Magnetics-Based Approach for Fine-Tuning Afterload in Engineered Heart Tissues.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 5 (7), 3663-3675 (2019).</li>
<li>Mannhardt, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+Contraction+Analysis+of+Human+Engineered+Heart+Tissue+for+Cardiac+Drug+Safety+Screening%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Automated Contraction Analysis of Human Engineered Heart Tissue for Cardiac Drug Safety Screening.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (122), e55461(2017).</li>
</ol>

TE ו-והינם מייסדי משותף של החברה. לכל הסופרים האחרים. אין מה לגלות

הפרוטוקול המתואר להלן מתאר טכניקה חדשה לצורך שינוי מגנטית של העמסה ברקמות הלב. טכניקה זו מסתמכת על השימוש בשלב פיזואלקטריים כדי לתרגם צלחת של מגנטים חזקים כלפי והרחק מארונות מגנזיום תגובה של הודעות סיליקון. ככל ששני סטים של מגנטים, חזקה העומס שחוו על ידי EHTs תרבותי עליהם.
קיימים מספר שלבים קריטיים לייצור ולשימוש מוצלחים במערכת זו. בעוד בדיית לתאי סיליקון מגנזיום להגיב, הוא חשוב באופן מכריע כדי להבטיח כי כל המגנטים בתוך ההודעות מכוונים עם קוטביות זהה. אם מגנט מוצב בכיוון ההפוך, הוא ישמש להחליש...

Afterload הוא עומס סיסטולי על החדר אחרי זה התחיל להוציא דם1. במהלך התפתחות הלב, המטען המתאים הוא בחשיבות קריטית עבור התבגרות הקרדיוציט2. בבגרות, רמות נמוכות של העומס החדרית (למשל, בחולים למיטה עם פציעה ברמה גבוהה בחוט השדרה3 או במקרים מיוחדים מאוד כמו טיסה4) יכול לגרום היפופרס של הלב. לעומת זאת, העומס הגבוה יכול להוביל להיפרפרס5. בעוד היפרפרס לב בספורטאים סיבולת או נשים בהריון נחשב מועיל פיסיולוגי, יפרטרופיה הקשורים ביתר לחץ דם עורקים לטווח ארוך או היצרות חמורה של שסתום אבי העורקים הוא מזיק כפי שהוא מקדם אחד להפרעות בקצב הלב וספיקת לב6. למרות שיעור התמותה 5 שנים עבור חולים אי ספיקת לב הופחת מ ~ 70%בשנות ה-80 ל-40-50%7 כיום, יש עדיין צורך גדול אפשרויות טיפול רפואי חדש עבור מצב זה שכיח מאוד (כיום 2.2% האוכלוסייה בעולם המערבי)8.
כדי לחקור את המנגנונים המולקולריים של היפרפרס הלב הפתולוגי ולבחון אסטרטגיות מונעות או טיפוליות לטיפול במחלה זו, בvivo מודלים של מטען אחרי פותחו9,10,11,12. בעוד מודלים אלה הציעו תובנות מועילות לתוך ההשפעות של העומס afterload ביצועים חדרית, הם אינם מאפשרים שליטה עדינה על בהירות העומס afterload לחילופין, במחקרים בלתי מתורבת של afterload שבוצעו על לבבות מוכי ההכנות שרירים לאפשר שליטה עדינה יותר על טעינת רקמות, אבל מודלים אלה אינם מסייעות למחקרים האורך13,14,15.
כדי להתגבר על בעיות אלה, פיתחנו מודל מבחנה של העומס האחורי ברקמות הלב מהונדסים (ehts)16,17. מודל זה הוא בפורמט תלת מימדי התרבות עבור תאי לב חולדה מוטבע מטריצה פיברוב מושעה בין הודעות סיליקון גמיש החלול. רקמות אלה היכו באופן ספונטני (נגד ההתנגדות של הודעות הסיליקון) ולבצע עבודה הקלה. יש לנו הגדלת afterload להחיל EHTs על ידי גורם של 12 בניסויים קודמים על ידי החדרת של מתכת נוקשה לתוך הודעות סיליקון חלול לשבוע אחד. זה הוביל להמון שינויים, מאפיין של לב פתולוגי היפרפרס18,19,20: היפראוטוציט היפר, נמק חלקי, ירידה בכוח כריתת העור, ליקוי של הרפיה רקמות, ההפעלה מראש של תוכנית הגן העובר, משמרת מטבולית של חמצון חומצות שומן כדי גליקולוליזיס אנאירובי, ועלייה פיברוזיס. למרות הליך זה הועסק בהצלחה במספר מחקרים17,21,22, יש לו כמה חסרונות. יש רק שתי מדינות, נמוך או גבוה מאוד (12 קיפול) afterload, ואת ההליך דורש טיפול ידני של EHTs, אשר מגביל את הגמישות הטמפורלית שלה מהווה את הסיכון לזיהום.
לאחרונה, ליאונרד ואח ' השתמשו בטכניקה דומה לווסת את העומס שאחרי ב EHTs תרבותי על הודעות סיליקון23. מסולסלים של אורכים שונים הוצבו סביב החלק החיצוני של ההודעות כדי להגביל את התנועה כיפוף שלהם. המחברים של מחקר זה דיווחו כי גידול יחיד קטן בינוני בעומס כוח משופר התפתחות והתבגרות של האדם הנגזר של ה-iPS, בעוד נטען גבוה יותר הביא למצב פתולוגי. עם זאת, בדומה למערכת שלנו, טכניקה זו מאפשרת רק להגברת היחיד בעומס האחר, בסדר הגודל שהוא מוכתב על-ידי אורך הגשר. ככזה, שינויים עדינים ב-afterload, שינויים ב-afterload לאורך זמן, משטרי טעינה מדויקת אינם אפשריים עם טכניקות אלה.
כאן, אנו מספקים את הפרוטוקול עבור מערכת שיכולה לשמש לווסת לאחר ההתנגדות, כלומר, אחרי העומס של EHTs מגנטוסטי24. פלטפורמה זו מקלה על הכיוונון העדין של afterload, מאפשר משטרי משתמש מוגדרים על ידי המשתמש, ומבטיח עקרות EHT.

<table><tbody><tr><td>מגנטים לצלחת גלילית</td><td>HKCM</td><td>9962-55184</td><td>h = 14 מ"מ, d = 13 מ"מ</td></tr><tr><td>מגנטים לפוסט גלילי</td><td>HKCM</td><td>9962-63571</td><td>h = 2 מ"מ, d = 0.5 מ"מ</td></tr><tr><td>חוט שיניים</td><td>Ormco</td><td>266-1316</td><td>d = 0.016 אינץ' (0.406 מ"מ)</td></tr><tr>תוכנת <td>GraphPad</td><td>GraphPad, לה ג'ולה, קליפורניה, ארה"ב</td><td>גרסה 6.00 עבור Windows</td><td></td></tr><tr><td>תוכנת בקרת תנועה למנוע piezo</td><td>Micronix USA</td><td></td><td>להורדה בחינם בדף הבית של היצרן</td></tr><tr><td>בקר תנועה למנוע piezo</td><td>Micronix USA</td><td>MMC-100-01000</td><td></td></tr><tr><td>Optical פלטפורמת ניתוח התכווצות</td> אופטית <td>טכנולוגיות EHT</td><td>A0001</td><td></td></tr><tr><td>מנוע ליניארי פיזואלקטרי</td><td>Micronix USA</td><td>PPS-20-15206</td><td>מצויד במקודד אופטי ליניארי, סביבת חממה תואם</td></tr><tr><td>Styrene Rod</td><td>Plastruct</td><td>MR-15</td><td>d = 0.015 אינץ' (0.381 מ"מ)</td></tr><tr><td>מצלמת USB</td><td>Reichelt Elektronik</td><td>REFLECTA 66142</td><td></td></tr></tbody></table>

התאמה מגנטית של מטען אחרי ברקמות הלב מהונדסים

Magnetic Adjustment of Afterload in Engineered Heart Tissues

לאחר העומס ידוע לנהוג בהתפתחות של מצבי לב פיסיולוגיים ופתולוגיים. ככזה, לימוד התוצאות של מצבי העמסה שונה יכול להניב תובנות חשובות למנגנונים השולטים בתהליכים קריטיים אלה. עם זאת, טכניקה ניסיונית לכוונון מדויק של המטען ברקמת הלב לאורך זמן חסרה כעת. כאן, הטכניקה החדשה שפותחה מבוססי מגנטיקה להשגת שליטה זו ברקמות הלב (EHTs) מהונדסים. על מנת לייצר EHTs להגיב מגנטי (MR-EHTs), הרקמות הם רכוב על הודעות סיליקון חלול, כמה מהם מכילים מגנטים קבועים קטנים. קבוצה שנייה של מגנטים קבועים הוא ללחוץ על התאמה לתוך צלחת אקריליק כגון שהם מכוונים עם קוטביות זהה והם מיושרים עם מגנטים פוסט. כדי להתאים את העומס, צלחת זו של מגנטים מתורגמת לכיוון (מטען אחר גבוה יותר) או משם (afterload התחתון) מתוך הפוסט magnets באמצעות שלב פיזואלקטריים מצויד מקודד. תוכנת בקרת התנועה המשמשת להתאמת מיקום הבמה מאפשרת פיתוח של משטרי משתמש מוגדרים על ידי המשתמש בעוד המקודד מבטיח כי השלב מתקן עבור כל חוסר עקביות במיקומו. עבודה זו מתארת את הייצור, הכיול והיישום של מערכת זו כדי לאפשר פיתוח של פלטפורמות דומות במעבדות אחרות ברחבי העולם. תוצאות הנציגים משני ניסויים נפרדים נכללים כדי להדגים את מגוון המחקרים השונים שניתן לבצע באמצעות מערכת זו.

מגנט פוסט נוקשות לכמת מגנטי מונחה אופקית התגובה לפוסט סיליקון הותקן במצב קבוע, ו מגנט כיול מיושר axially הוצב בכמה מרחקים מוגדרים ("מגנט הרווחים") מתוך הודעה זו. העומס מבחן של משקל ידוע הושעו מסוף הפוסט סיליקון, גורם לעמוד לכופף. הטיה זו היתה מקוונטית. מערכת יחסים קווית בין כוח הכבידה של עומס הבדיקה והטיה שלאחר ההודעה נצפתה בכל החללים המגנט (איור 6A). ערכי הנוקשות הנובעים מקשרים ליניאריים אלה פעלו בעקבות מגמה מעריכית שלילית עם הגדלת ריווח המגנט (איור ...

פרוטוקול זה מספק שיטות מפורטות המתארות את ייצור ויישום של פלטפורמת כוונון afterload מבוססי מגנטיקה עבור רקמות לב מהונדסים.

Afterload is known to drive the development of both physiological and pathological cardiac states. As such, studying the outcomes of altered afterload ...

מערכת זו יכולה לשמש כדי לחשוף רקמות לב מהונדסות משטרים שונים של א לאחר העומס, על מנת ללמוד את ההשפעות של גירויים אלה על פיתוח כוח רקמות, שיפוץ והתבגרות. הטכניקה שלנו מאפשרת להתוות במדויק רקמות מכות למגוון רחב של שגרות א-מטען הניתנות להתאמה אישית על פני תקופות ממושכות של תרבות מבלי אפילו לפתוח את צלחת תרבות התא. השיטה שלנו יכולה להיות מותאמת כדי לשלוט לאחר העומס במערכת אחרת של תרבות רקמת שריר, כגון שריר השלד, שריר חלק או שריר הפפילרי excised.מכיוון שגישת המערכות שלנו היא ייחודית למדי וכוללת היבטים טכניים שמדענים רבים אינם מכירים, הדגמה חזותית עשויה לסייע בשחזור ההתקנה שלנו. כדי לייצר את מתלי הסיליקון המגיבים מגנטית, לרכוש את 24 צלחת גם יכול לחתור מתלים של עמדות סיליקון המתוארים בפרוטוקול הטקסט. בעזרת קוטביות קבועה, שימון את המגנטים במים והכנס אותם בזה אחר זה לפוסטים החיצוניים ביותר של מתלי הסיליקון.השתמש חתיכה מעורבת של חוט שיניים נירוסטה כדי לדחוף אותם בזהירות לתחתית חלל פוסט חלול. ניתן לערום עד חמישה מגנטים בכל פוסט. השתמש צבת האף עגול לכופף חוטי שיניים נירוסטה לתוך גשר 11.25 מילימטרים רחב ו 15 מילימטרים ארוכים.כדי להבטיח את הממדים הנכונים מושגים, אפשר להשתמש jig תוצרת עצמית כדי לסייע כיפוף חוט, ולאחר מכן להשתמש חותכי תיל לחתוך את הפלטה ואת הקובץ כדי להחליק את משטח החיתוך. לשמן את הפלטה או הודעות עם מים ולהכניס אותם לתוך ארון התקשורת סיליקון תיקון השני והשלישי להודעה החיצונית ביותר בתהליך. התחל להכין את ההתקן לאחר הטעינה כפי שמתואר בפרוטוקול הטקסט, לצרף למחזיק המגנט לשלב piezoelectric באמצעות חומר לא מגנטי, זה יכול להיות מושגת באמצעות חתיכת אלומיניום בצורת L.כדי לאפשר ניתוח חזותי של הרקמות, התקן מקור אור בתוך התקן כוונון לאחר הטעינה. כאן מערך של LED הועסק כדי להאיר את המהנדס לרקמות לב מלמטה. כדי לכייל את מערכת הכוונון לאחר העומס, הר את אחד מתלי הסיליקון ולהשתמש אנכית בחומרים שאינם מגנטיים, כך שהודעות הסיליקון המגיבות מגנטית מכוונות אופקית.עכשיו לעלות אחד מגנטים צלחת על במה ליניארית נסיעה אופקית, כך שהוא מיושר באופן אקסיאלי עם פוסט מגיב מגנטית. מקם את מגנט הכיול במרחק מוגדר מעמדת סיליקון מגיבה מגנטית באמצעות השלב האופקי. מקם מצלמה בצד של התקנה זו כדי להיות מסוגל להקליט באופן אופטי את הסטת ההודעות תחת השפעת עומסי הבדיקה.ודא כי יש מספיק מקום מתחת להודעה עבור העומסים המצורפים לתלות בחופשיות. צלם תמונה של הפוסט בהיעדר משקולות שיש להשתמש בהן כהפניה למיקום הניטרלי של הפוסטים. מבלי לשנות את נקודת המבט של המצלמה, לצרף את אחד העומסים לקצה של פוסט סיליקון, ואז לצלם את הפוסט מתכופף תחת השפעת המשקל.עכשיו גרף את ההטיה של עמוד הסיליקון על ציר x נגד כוח הכבידה של כל משקל מבחן על ציר y. זה אמור להניב קשר ליניארי בין כוח להטיה. התווה פונקציית רגרסיה ליניארית העוברת דרך 00 והנתונים הנרכשים.השיפוע של פונקציה זו הוא הנוקשות, k של פוסט סיליקון מגיב מגנטית במרווח מגנט נבדק. חזור על שלבים אלה במספר מרווחים בין dmax ל- dmin. כאן נותחו הסטות בשמונה עמדות מגנט שונות, הנעות בין כ-31 מילימטרים לחמישה מילימטרים.הרבה רגרסיה מתפקדת דרך ערכים אלה. לדוגמה, השתמש בפונקציית ריקבון לא ליניארית, פונקציית ריקבון שלבית אחת בתוכנת הניתוח. פונקציית רגרסיה זו מתארת את הקשר בין מרווח מגנט לבין עומס לאחר מכן.כדי להכין את התקן הכוונון לאחר העומס לניסויים, חבר את מנוע הבמה הפיזואלקטרי לבקר התנועה וחבר את בקר התנועה למחשב. ודא שבקר התנועה מחובר גם למקור מתח. לאחר מכן הפעל את תוכנת פלטפורמת בקר התנועה, חבר את התוכנה למנוע הבמה piezo על-ידי בחירת היציאה המיועדת כלוח הבמה במהלך ההתקנה של תוכנת בקרת התנועה ולאחר מכן לחץ על לחצן היציאה הפתוחה.עבור אל לוח המערכת, בחר לולאה פתוחה, בתפריט הנפתח לולאה. הזיזו ידנית את לוחית המגנט למיקום הגבוה ביותר שלה, מרווח המגנט הקרוב ביותר האפשרי. צלחת המגנט צריכה ליצור קשר עם הר צלחת התרבות.עכשיו עבור אל לוח התנועה, כמו כפתור האפס כדי לאפס את המיקום הנוכחי של שלב הפיזו לאפס מילימטרים. הזז ידנית את להב המגנט למיקום הנמוך ביותר האפשרי, רשום את מיקום המקדם כדי לקבוע את טווח התנועה של מנוע הבמה הפיזואלקטרי. הגדר את מגבלות הנסיעה בחלונית המערכת לערכים בטווח התנועה שנקבע בשלב הקודם.פעולה זו מונעת מלהב המגנט להיתקל בלהב התרבות או בתחתית התקן הכוונון לאחר הטעינה. שוב, להזיז את להב המגנט למיקום הגבוה ביותר שלה ולחץ על כפתור אפס. עבור אל לוח המערכת ושנה את מצב לולאת המשוב ללולאה סגורה, פעולה זו מבטיחה שהבמה תתוקן עבור שגיאות במיקום שלה.לחץ על לחצן השמירה בתיבה פרמטרי מאגר כדי לאחסן הגדרות אלה במערכת. עכשיו למקם את צלחת תרבות 24 היטב המכיל רקמות לב מהונדסות על מתלי סיליקון מגיב מגנטית על הר צלחת התרבות. כדי לחשב את מרווח המגנט הדרוש כדי להשיג את העומס הרצוי, לפתור את פונקציית הרגרסיה הלא ליניארית שנקבעה קודם לכן עבור d.הפחת dmin ממרווח המגנט המחושב, ד. התוצאה היא המרחק שיש לצלחת המגנט לנסוע מעמדת האפס שלה כדי להשיג את העומס הרצוי. הקלבו ערך זה בשדה הקלט 'מיקום יעד' אחד בחלונית 'תנועה' ולחצו על 'עבור' להתאמת העומס של רקמת הלב המהונדסת לערך המחושב.שליטה MREHTs המיוצר לבבות חולדה היו מתורבתים בהיעדר עומס מגנטי עד מישור בכוח מתכווץ הושג. ביום זה, MREHTs ו EHTs נשלט היו כוחות ממוצעים דומים. במהלך השבוע שלאחר מכן, העומס שהופעל על MREHTs הוגדל בהדרגה מנקודה 9 אחת לשש נקודה שמונה חמש מילניטון למילימטר, בעוד העומס לשליטה EHTs נשאר קבוע.כוח התכווצות ממוצע גדל עם הגדלת לאחר עומס עד לנקודה תשע חמש מילינוטון, אשר מסמן יותר משלושה פי עלייה בכוח לעומת הערך הממוצע נמדד עבור EHTs מבוקר. הסטת פוסט מצד שני ירדה בהשוואה לרקמות בקרה. ביום האחרון של התרבות ההטיה העיקרית שנמדדה עבור MREHTs הייתה רק נקודה אחת מילימטר אחד, לעומת נקודה ארבעה שמונה מילימטרים עבור שליטה EHT של.Rad EHTs על עמדות סיליקון מגיב מגנטית היו מתורבתים בעומס מינימלי של נקודה תשע מיליניוטון אחד למילימטר עד מישור וכוח מתכווץ הושג. מיום זה ואילך, MREHTs עבר משטר של שבעה ימים לאחר העומס אשר חושף את EHTs למחזורים של א-מטען לסירוגין בין נקודה 9 אחת ושש נקודה שמונה חמישה מילינוטון למילימטר. העומס של שליטה EHT של נשמר קבוע בנקודה שש אפס מילניוטון למילימטר לאורך כל משך התרבות.ההבדלים שנצפו לא היו מובהקים סטטיסטית. בשילוב עם ניתוח התכווצות אופטית, שיטה זו מאפשרת מדידה בזמן אמת של תגובה מתכווצות לטווח קצר לתנודות בסדרי גודל של א לאחר העומס, אשר יכול להיות שימושי עבור חקירת תכונות שריר פיזיולוגי. מגנטים חזקים עלולים לפתע להיאחז זה בזה, דבר שעלול לגרום לפגיעה במשתמש ולפגיעה במגנטים עצמם, כדי למנוע זאת, לשמור על המגנט מופרד במרחק בטוח.

magnetic-adjustment-of-afterload-in-engineered-heart-tissues

Research

JoVE Journal

Developmental Biology

ביולוגיה התפתחותית

מאמר זה מתאר את ההליכים להשתלת הידרוג'ל חדשני בלב כושל וכימות השפעתו על לחץ קיר חדר שמאלי ותפקוד. נהלים אלה יושמו בהצלחה בכלבים ובבני אדם.

ירידה במתח וול חדר שמאלי ושיפור בתפקוד בכישלון לבבות באמצעות Algisyl-LVR

אי ספיקת לב היא הגורם המוביל לאשפוז וגורם עיקרי לתמותה. מודל של קשירה קבועה של העורק הכלילי היורד הקדמי השמאלי בעכברים מיושם כדי לחקור עיצוב מחדש של החדרים ותפקוד לקוי של הלב לאחר אוטם שריר הלב. מוצגת הטכניקה של מדידות המודינמיות פולשניות בעכברים.

קשירת קבע של העורק השמאלי קדמי יורד כלילית בעכברים: דגם של Remodelling אוטם שריר לב ופוסט-אי ספיקת לב

מאמר זה מתאר את מדידת תפקוד החדר השמאלי של העכברים באמצעות ניתוח לחץ/נפח בקצב לב שונה.

צנתור לב בעכברים כדי למדוד את יחסי נפח לחץ: חקירת אפקט Bowditch

כאן, אנו מציגים את הדור של רקמת לב מהונדסים אנושי מתאי גזע מושרים (hiPSC) -derived cardiomyocytes. אנו מציגים שיטה לנתח בכוח התכווצות ושינוי למופת של דפוס כיווץ ידי מעכב ערוץ hERG E-4031. שיטה זו מציגה רמה גבוהה של חוסן ויכולת התאמת הקרנת סמי לב.

ניתוח התכווצות האוטומטי של רקמת לב Engineered האנוש להקרנת בטיחות תרופת לב

כאן אנו מתארים פרוטוקול צעד אחר צעד של פירוק אבי העורקים הכירורגי במודל העכברים המבוסס היטב של התכווצות אבי העורקים. הליך זה לא רק מאפשר ללמוד את המנגנונים שבבסיס שיפוץ הפוך החדר השמאלי ורגרסיה של היפרטרופיה, אלא גם כדי לבדוק אפשרויות טיפוליות חדשניות שעשויות להאיץ את ההתאוששות שריר הלב.

לימוד שיפוץ הפוך חדרי שמאלי על ידי ניתוק האבניים במכרסמים

כאן אנו מתארים ניתוח לולאת לחץ לב תחת מינונים הולכים וגדלים של איזופרוטרנול תוך ורידי כדי לקבוע את תפקוד הלב המהותי ואת המילואים β-adrenergic בעכברים. אנו משתמשים בגישה שונה של חזה פתוח למדידות לולאת נפח הלחץ, שבה אנו כוללים אוורור עם לחץ חיובי של תפוגת קצה.

תגובת לב לגירוי β-אדנרגיות שנקבע על ידי ניתוח לולאת נפח לחץ

רקמות לב תלת-ממדיות שהונדסו ביולוגית באמצעות קרדיומיוציטים שמקורם בתאי גזע התגלו כמודלים מבטיחים לחקר שריר הלב האנושי הבריא והחולה במבחנה תוך שחזור היבטים מרכזיים של נישת הלב הטבעית. כתב יד זה מתאר פרוטוקול לייצור וניתוח רקמות לב מהונדסות בעלות תוכן גבוה שנוצרו מקרדיומיוציטים פלוריפוטנטיים המושרים על ידי תאי גזע המושרים על ידי בני אדם.

תכנון ביוריאקטור לשיפור איסוף הנתונים והפקת מודלים של רקמות לב מהונדסות

הפרוטוקול מתאר מערכת זילוח לב חזירית ex vivo שבה העמסה ישירה של החדר השמאלי עשויה לשמש כטכניקת הערכה לבריאות השתל ובו זמנית לספק הערכה הוליסטית של תפקוד השתל. דיון על תכנון המערכת ומדדי הערכה אפשריים מסופק גם כן.

העמסת לב באמצעות לחץ פרוזדורים שמאלי פסיבי ועומס לאחר פסיבי להערכת השתל

פרוטוקול זה מתווה שיטה להשתלת חרוז מגנטי בלב דג הזברה המתפתח באמצעות מיקרו-כירורגיה, המאפשר מניפולציה של כוחות מכניים in vivo והפעלת זרם סידן תלוי גירוי מכני בתאים אנדוקרדיאלים.

מניפולציה של כוחות מכניים בלב דג הזברה המתפתח באמצעות חרוזים מגנטיים

אנו מציגים פלטפורמת בדיקת קשיחות דינמית והפיכה המיוצרת באמצעות אלסטומר סיליקון רך במיוחד (פולידימתילסילוקסן, PDMS) עם חלקיקי ברזל משובצים. בדיקה חדשנית זו מתאימה לחקר שינויים פיזיים תלויי זמן בפנוטיפים של תאים, כולל הנחיית מגע. כאן, אנו מודדים יישור קרדיומיוציטים של חולדות יילודים עם התקשות מטריצה באמצעות מגנטיות.

אלסטומרים מגנטו-ריאולוגיים מיקרו-דפוסיים להנעת שינויים ביישור קרדיומיוציטים

למד כיצד לכוון עומס לאחור במגנטיות ברקמות לב מהונדסות באמצעות מערכת סיליקון מגנטית. שיטה זו מאפשרת מחקר מדויק של פיתוח כוח, התמרה והבשלה של רקמות לב ללא פתיחת צלחת תרבית.

התאמה מגנטית של מטען אחרי ברקמות הלב מהונדסים

גלה סרטונים נוספים