In questi studi, forniamo metodologia per nuovi, neonatali, impalcature cardiaci murini per l'uso in studi rigenerative.
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Articolo metodologico
In questi studi, forniamo metodologia per nuovi, neonatali, impalcature cardiaci murini per l'uso in studi rigenerative.
L'unica terapia definitiva per l'insufficienza cardiaca allo stadio terminale è il trapianto di cuore ortotopico. Ogni anno, si stima che negli Stati Uniti siano necessari più di 100.000 cuori di donatori per le procedure di trapianto cardiaco1-2. A causa del numero limitato di donatori, ogni anno negli Stati Uniti vengono eseguiti solo circa 2.400 trapianti2. Numerosi approcci, dagli studi di terapia cellulare all'impianto di dispositivi di assistenza meccanica, sono stati intrapresi, da soli o in combinazione, nel tentativo di indurre il cuore a ripararsi o a far riposare il cuore in insufficienza3. Nonostante questi sforzi, i dispositivi di assistenza ventricolare sono ancora ampiamente utilizzati allo scopo di fare da ponte verso il trapianto e l'utilità delle terapie cellulari, sebbene abbiano qualche promessa curativa, è ancora limitata agli studi clinici. Inoltre, è stato tentato lo xenotrapianto diretto, ma il successo è stato limitato a causa del rigetto immunitario. Chiaramente, è necessaria un'altra strategia per produrre ulteriori organi per il trapianto e, idealmente, questi organi sarebbero autologhi in modo da evitare le complicazioni associate al rigetto e all'immunosoppressione a vita. La decellularizzazione è un processo di rimozione delle cellule residenti dai tessuti per esporre la matrice extracellulare nativa (ECM) o lo scaffold. La decellularizzazione per perfusione offre la completa conservazione della struttura tridimensionale del tessuto, lasciando intatta la maggior parte delle proprietà meccaniche del tessuto4. Questi scaffold possono essere utilizzati per il ripopolamento con cellule sane per generare modelli di ricerca e, possibilmente, organi necessari per il trapianto. Abbiamo esposto gli scaffold di topi neonatali (P3), noti per mantenere notevoli capacità rigenerative cardiache,5-8 alla decellularizzazione mediata da detergenti e abbiamo ripopolato questi scaffold con cellule cardiache murine. Questi studi supportano la fattibilità dell'ingegnerizzazione di un costrutto cardiaco neonatale. Consentono inoltre di indagare se la MEC dei cuori postnatali precoci possa contenere indizi che si tradurranno in migliori strategie di ricellularizzazione.
L'insufficienza cardiaca è comune e mortale. È una malattia progressiva che si traduce in una riduzione della contrattilità del cuore, che ostacola il flusso di sangue agli organi e lascia le richieste metaboliche del corpo insoddisfatte. Si stima che 5,7 milioni di americani hanno l'insufficienza cardiaca ed è la causa primaria di ospedalizzazione negli Stati Uniti 9. Il costo collettivo di trattamento di pazienti in insufficienza cardiaca negli Stati Uniti supera i $ 300 miliardi di dollari l'anno 9-10. L'unica terapia definitiva per l'insufficienza cardiaca allo stadio terminale è il trapianto di cuore ortotopico. Ogni anno, si stima che più di 100.000 cuori dei donatori sono necessari per le procedure di trapianto cardiaco negli Stati Uniti 1-2. A causa del limitato numero di donatori, solo circa 2.400 trapianti vengono effettuati ogni anno negli Stati Uniti 2. Chiaramente, questa carenza di organi deve essere affrontato come altre strategie sono tenuti a produrre organi aggiuntivi per il trapiantozione e, idealmente, questi organi sarebbe autologo in modo da evitare le complicazioni associate con il rifiuto e la durata immunosoppressione.
Cardiomiociti adulti mammiferi dimostrano una limitata capacità di rigenerazione su di infortunio, ma recenti evidenze suggeriscono che mammiferi cuori neonatali mantengono una notevole capacità rigenerativa dopo un trauma 5-8. In particolare, dopo la resezione chirurgica parziale, una finestra rigenerativa è stato scoperto tra la nascita e postnatale giorno 7. Questo periodo rigenerativa è caratterizzata da una mancanza di cicatrice fibrotica, formazione di neovascolarizzazione, rilascio di fattori angiogenici dalla epicardio e cardiomiociti proliferazione 5-8 , 11. Questa finestra rigenerativo di tempo fornisce il potenziale di utilizzo cuore neonatale quale nuovo fonte di materiale per lo sviluppo di un cuore bioartificiale.
La matrice extracellulare è nota per fornire spunti importanti per promuovere cardiomyocyte la proliferazione e la crescita. Chiare differenze nella disponibilità di molecole nelle matrici neonatali e adulti 12 e la loro capacità di promuovere la rigenerazione sono state esplorate 13. matrici adulti decellularized sono stati utilizzati in diversi studi per fornire un ponteggio ECM per ripopolazione cellulare e la generazione di un cuore bioartificiale. Mentre questi studi, e le nuove scoperte nel campo delle tecnologie di cellule staminali, stanno avanzando rapidamente, diversi ostacoli devono ancora essere soddisfatte. Ad esempio, limitazioni nella preservando la struttura originaria della matrice, l'integrazione cellulare nella parete della matrice, e la capacità di sostenere la proliferazione e la crescita tutti i limiti del successo di questo approccio. Mentre gli attributi rigenerativa superiori sono state attribuite al cuore neonatale, gli aspetti pratici di utilizzo di un tessuto così hanno limitato la sua esplorazione.
Sulla base della capacità rigenerativa dimostrata del cuore neonatale, abbiamo sviluppato nuovi matrici sviluppando unatecnica di decellularization per il cuore P3 mouse. Il cuore P3 è stato scelto per questi studi in quanto è all'interno della finestra di rigenerazione cardiaca come precedentemente determinato 6 ma il cuore è grande abbastanza per il raccolto, decellularize e recellularize. L'obiettivo di questo studio è quello di dimostrare la fattibilità della creazione di una matrice da un cuore neonatale del mouse. I nostri studi forniscono prove per la fattibilità di decellularizing un minuto, cuore neonatale pur mantenendo l'integrità strutturale e proteica della ECM. Dimostriamo anche la capacità di recellularize questo ECM cardiaco con mCherry cardiomiociti che esprimono e abbiamo esaminato questi cardiomiociti per l'espressione di diversi marcatori cardiaci seguenti Recellularization. Questa tecnologia permetterà per la prova della superiorità di una matrice neonatale per lo sviluppo di un cuore bioartificiale.
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Tutti gli esperimenti di topo sono stati eseguiti in conformità con Animal Welfare Act degli Stati Uniti e sono stati approvati dal Comitato di Cura e uso istituzionale degli animali presso l'Università del Minnesota.
1. Metodo per l'isolamento Cuore mouse
2. Metodo per Decellularization da Langendorff perfusione
Determinazione 3. DNA
4. Fissazione e il sezionamento di tessuto
5. P1 neonatale murino ventricolare cardiomiociti per Recellularization
6. bioreattore Recellularization di P3 Cuore Matrix
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decellularization
In media, il tempo di decellularization di un cuore P3 utilizzando questo protocollo è di circa 14 ore. dato un peso medio di 23 mg di cuore per il neonato P3.
Acellularity
Figura 3a mostra un cuore neonatale completamente intatto P3 (tutto il monte). La figura 3b mostra lo stesso cuore seguente decellularization. Figure 4a e 4b...
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La dipendenza di questa tecnica su ripetuto perfusione del cuore fa evitare un'embolia una componente critica di un esito positivo. Dal cateterizzazione iniziale del cuore nei passaggi 2.2-2.6, ai cambiamenti di soluzione tra Piazza 2.8-2.14, ci sono manipolazioni che possono permettere l'introduzione di bolle d'aria che compromettono il flusso di perfusato nel miocardio. A causa del peso ridotto cuore neonatale, anche bolle minute vascolarizzazione possono causare un infarto tecnica, rendendo il decellulari...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Gli autori ringraziano la signora Cynthia DeKay per la preparazione delle figure.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 1. Materiali per l'isolamento del cuore di topo | |||
| P1 cuccioli di topo (come mostrato; B6; D2-Tg(Myh6*-mCherry)2Mik/J) | Jackson Laboratories | 21577 | o equivalente |
| 60 mm Piastra di coltura | BD Falcon | 353004 | o equivalente |
| Soluzione salina tamponata con fosfato pH 7,4 (sterile) | Hyclone | SH30256,01 | o equivalente |
| Lama monouso | Stanley | 28-510 | o equivalente |
| Forbici standard | Moria Bonn (Fine Science Tools) | 14381-43 | o |
| equivalente Forbici a molla 10 cm | Fine Science Tools | 15024-10 | o equivalente |
| Vannas Spring Scissors - 3 mm Cutting Edge | Fine Science Tools | 15000-00 | o equivalente |
| #5 Forcipe | Dumnot (Fine Science Tools) | 11295-00 | o equivalente |
| 2. Materiali per decellularizzazione | |||
| Adattatore di ingresso | Chemglass | CG-1013 | autoclavabile |
| Setto | Chemglass | CG-3022-99 | autoclavabile |
| 1/8 in. ID x 3/8 OD C-Flex tubo | Cole-Parmer | EW-06422-10 | autoclavabile |
| Luer maschio a 1/8" adattatore portagomma | McMaster-Carr | 51525K33 | autoclavabile |
| Luer femmina a 1/8" adattatore portagomma | McMaster-Carr | 51525K26 | sutura chirurgica autoclavabile |
| Prolene 7-0 | Ethicon | 8648G | o equivalente |
| Supporto ad anello | Fisher Scientific | S47807 | o equivalente |
| Morsetto | Fisher Scientific | 05-769-6Q | o equivalente |
| Morsetto normale supporto | Fisher | Scientific 05-754Q | o |
| equivalente 60 cc serbatoio siringa | Coviden | 1186000777T | o equivalente |
| Beaker | Kimble | 14000250 | o equivalente |
| 22 G x 1 Ago per siringa | BD | 305155 | o equivalente |
| Siringa da 12 cc | Coviden | 8881512878 | o |
| equivalente Rubinetto di arresto a 3 vie | Smith | Medical MX5311L | o |
| equivalente Tubo PE50 | BD Clay Adams Intramedic | 427411 | Deve essere formabile con il calore. Polietilene consigliato. |
| 1% SDS | Invitrogen | 15525-017 | Grado ultrapuro consigliato. Preparare la soluzione fresca e filtrare sterilizzare prima dell'uso. |
| 1% Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Preparare una soluzione fresca da un magazzino al 10% e sterilizzare il filtro prima dell'uso. |
| Acqua purificata sterile dH2O | Hyclone | SH30538.02 | o sistema MilliQ. |
| 1x Pen/Strep | Corning CellGro | 30-001-Cl | o equivalente |
| 3. Materiali per la quantificazione del DNA | |||
| proteinasi K | Fisher | BP1700 | >30 U/mg attività |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | o equivalente |
| MgCl2· 6H2O | Mallinckrodt | 5958-04 | o equivalente |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | o |
| equivalente Tris base/cloridrato | Sigma-Aldrich | T1503/T5941 | o |
| equivalente Pico-Green dsDNA assay kit | Technologies | P7589 | richiede che il fluorimetro legga |
| 4. Metodo per la fissazione e il sezionamento di tessuto | |||
| Paraformaldeide | Sigma-Aldrich | P6148 | o equivalente Gelatina |
| di tipo A da pelle suina | Sigma-Aldrich | G2500 | deve essere 300 bloom o superiore |
| 5. Metodo per istologia tissutale | |||
| Cryomolds 10 x 10 x 5 mm | Tissue-Tek | 4565 | o equivalente |
| Cryostat | Hacker/Bright | Model OTF | o vetrini per |
| microscopio equivalenti 25 x 75 x 1 mm | Fisher Scientific | 12-550-19 | o |
| equivalente Hematoxylin 560 | Surgipath/Leica Selectech | 3801570 | o equivalente |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | o equivalente |
| Define | Surgipath/Leica Selectech | 3803590 | o equivalente |
| Buffer blu | Surgipath/Leica Selectech | 3802915 | o equivalente |
| Alcolico Eosina Y 515 | Surgipath/Leica Selectech | 3801615 | o equivalente |
| Formula 83 Sostituto dello xilene | CBG Biotech | CH0104B | o equivalente |
| Supporto di montaggio Permount | Fisher Chemical | SP15-500 | o anticorpo Collagen |
| IV | Rockland | 600-401-106.1 | o anticorpo equivalente |
| &alfa;-actinina | Abcam | AB9465 | o anticorpo |
| mCherry | Abcam | equivalente AB205402 | o anticorpo |
| NKX2.5 | Santa Cruz Biotechnology | SC-8697 | o anti-topo asino equivalente |
| AF488 Anticorpo | Life Technology | A21202 | o equivalente |
| Asino anti-pollo AF594 Anticorpo | Jackson Immunoresearch | 703-585-155 | o equivalente |
| Asino anticorpo CY5 | Jackson Immunoresearch | 705-175-147 | o equivalente |
| Fab Fragment Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) AF594 | Jackson Immunoresearch | 111-587-003 | o equivalente |
| Prolong Gold Antifade Mountant con DAPI | ThermoFisher | P36930 | o equivalente |
| 6. Isolamento di cardiomiociti ventricolari neonatali mediante pre-placcatura | |||
| HBSS (Ca, Mg Free) | Hyclone | SH30031.02 | o HEPES equivalente |
| (1 M) | Corning CellGro | 25-060-Cl | o equivalente |
| Cell Strainer | BD Falcon | 352340 | o |
| equivalente provetta da 50 ml | BD Falcon | 352070 | o equivalente |
| Primeria 100 mm piastre | Corning | 353803 | La superficie di Primeria migliora l'attacco dei fibroblasti promuovendo una maggiore purezza dei miociti |
| Tripsina | Difco | 215240 | o |
| DNasi II | Sigma-Aldrich | D8764 | o DMEM ( |
| Delbecco's Minimal Essential Media) | Hyclone | SH30022.01 | o equivalente |
| Vitamina B12 | Sigma-Aldrich | V6629 | o piastre rivestite di |
| fibronectina equivalente | BD Bioscience | 354501 | o equivalente |
| Siero fetale bovino | Hyclone | SH30910.03 | o equivalente |
| Vetreria per bioreattore cardiaco | Tecnologia del vetro Radnoti | 120101BEZ | Deve essere sterilizzabile in autoclave o a gas. |
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