Tessuto connettivo ingegnerizzato umano derivato da fibroblasti per applicazioni di screening

Gabriela L. Santos; Tim Meyer; Malte Tiburcy; Alisa DeGrave; Wolfram-Hubertus Zimmermann; Susanne Lutz

doi:10.3791/62700

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Articolo metodologico

Tessuto connettivo ingegnerizzato umano derivato da fibroblasti per applicazioni di screening

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DOI:

10.3791/62700

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20 agosto 2021

Gabriela L. Santos¹^,² , Tim Meyer¹^,² , Malte Tiburcy¹^,² , Alisa DeGrave¹^,² , Wolfram-Hubertus Zimmermann¹^,²^,³^,⁴^,⁵ , Susanne Lutz¹^,²

¹Institute of Pharmacology and Toxicology, University Medical Center Goettingen, ²DZHK (German Center for Cardiovascular Research) partner site, Goettingen, ³Cluster of Excellence “Multiscale Bioimaging: from Molecular Machines to Networks of Excitable Cells” (MBExC), University of Goettingen, ⁴Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE), ⁵Fraunhofer Institute for Translational Medicine and Pharmacology (ITMP)

In questo articolo

Sommario

Qui viene presentato un protocollo per generare tessuti connettivi ingegnerizzati per una coltura parallela di 48 tessuti in una piastra multi-pozzo con doppi poli, adatto per studi meccanicistici, modellazione di malattie e applicazioni di screening. Il protocollo è compatibile con fibroblasti di diversi organi e specie ed è esemplificato qui con fibroblasti cardiaci primari umani.

Abstract

I fibroblasti sono cellule fenotipicamente altamente dinamiche, che si trasdifferentizzano rapidamente in miofibroblasti in risposta a stimoli biochimici e biomeccanici. L'attuale comprensione dei processi fibrotici, compresa la fibrosi cardiaca, rimane scarsa, il che ostacola lo sviluppo di nuove terapie anti-fibrotiche. Sistemi modello umano controllabili e affidabili sono fondamentali per una migliore comprensione della patologia fibrosa. Si tratta di un protocollo altamente riproducibile e scalabile per generare tessuti connettivi ingegnerizzati (ECT) in una piastra di colata a 48 pozzetti per facilitare gli studi sui fibroblasti e la fisiopatologia del tessuto fibrotico in un ambiente tridimensionale (3D). Gli ECT sono generati attorno ai poli con rigidità sintonizzabile, consentendo studi sotto un carico biomeccanico definito. Nelle condizioni di carico definite, possono essere studiati adattamenti fenotipici controllati dalle interazioni cellula-matrice. Il test parallelo è fattibile nel formato a 48 pozzetti con l'opportunità per l'analisi del percorso temporale di più parametri, come la compattazione e la contrazione dei tessuti contro il carico. Da questi parametri è possibile studiare le proprietà biomeccaniche come la rigidità e l'elasticità dei tessuti.

Introduzione

Uno dei principali ostacoli nello studio delle malattie fibrotiche è la mancanza di modelli di tessuto 3D umano rappresentativi che forniscano informazioni sul comportamento dei fibroblasti e dei loro derivati patologici. Per studiare i processi fibrotici, i sistemi di coltura 2D standard sono sub-ottimali poiché i fibroblasti isolati si transdifferenziano rapidamente in miofibroblasti che esprimono α-liscia di actina muscolare (SMA) quando coltivati su substrati 2D non ^{conformi1,2,3}. Pertanto, i fibroblasti nella coltura 2D standard non riflettono un fenotipo tissutale "sano....