これらの研究では、我々は、回生の研究で使用するための新規、新生児マウスの心臓足場のための方法論を提供します。
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これらの研究では、我々は、回生の研究で使用するための新規、新生児マウスの心臓足場のための方法論を提供します。
末期の心不全に対する唯一の決定的な治療法は、同所性心移植です。 毎年、米国では心臓移植手術に100,000万個以上のドナー心臓が必要であると推定されています1-2。 ドナーの数が限られているため、米国では毎年約2,400件の移植しか行われていません2。 細胞療法の研究から機械的補助装置の埋め込みまで、心臓が自己修復したり、機能不全の心臓を休ませたりするために、単独または組み合わせて数多くのアプローチが実施されてきました3。これらの努力にもかかわらず、補助人工心臓は依然として移植への橋渡しを目的として主に使用されており、細胞療法の有用性は、治癒効果が期待されているものの、まだ臨床試験に限定されています。 さらに、直接異種移植が試みられていますが、免疫拒絶反応のために成功は限られています。 明らかに、移植用の追加の臓器を製造するには別の戦略が必要であり、理想的には、拒絶反応や生涯免疫抑制に関連する合併症を避けるために、これらの臓器は自家であるべきです。脱細胞化とは、組織から常在する細胞を取り除き、天然の細胞外マトリックス(ECM)またはスキャフォールドを露出させるプロセスです。灌流脱細胞化は、組織の機械的特性の大部分をそのまま残しながら、組織の三次元構造を完全に保存する4。これらの足場は、健康な細胞で再増殖するために利用し、研究モデルを生成し、場合によっては移植に必要な臓器を生成することができます。 私たちは、顕著な心臓再生能力を保持することが知られている新生児マウス(P3)5-8の足場を界面活性剤を介した脱細胞化に曝露し、これらの足場にマウスの心臓細胞を再移植しました。これらの研究は、新生児の心臓構造を設計することの実現可能性を支持しています。 さらに、出生後早期の心臓のECMが、再細胞化戦略の改善につながる手がかりを秘めているかどうかについての調査が可能になります。
心不全は一般的で致命的です。これは、臓器への血流を阻害し、身体満たされていないの代謝要求を残す心臓の収縮低下をもたらす進行性疾患です。 570万人のアメリカ人が心不全を有し、それは米国9における入院の主要な原因であると推定されます。米国における心不全の患者を治療するための集団的コストは年間9-10につき$ 300億ドルを超えました。末期の心不全のための唯一の決定的な治療法は、同所心臓移植です。毎年、10万人以上のドナーの心臓は、米国1-2で心臓移植の手続きのために必要とされていると推定されています。ドナーの限られた数に、わずか約2400移植は、米国2で毎年行われています。明らかに、この臓器不足は、他の戦略がtransplantaための付加的な臓器を産生するために必要とされるように対処する必要があります拒絶反応や生涯免疫抑制に関連する合併症を回避するようションとは、理想的には、これらの器官は、自己のだろう。
哺乳類の成体の心筋細胞は、損傷時に限られた再生能力を実証するが、最近の証拠は、哺乳動物の新生児の心がけが5-8以下の驚くべき再生能力を維持することを示唆しています。具体的には、部分的な外科的切除後、再生ウィンドウが誕生し、生後7日目、この回生期間は線維性瘢痕の欠如によって特徴づけられる、血管新生の形成、心外膜からの血管新生因子の放出、および心筋細胞の増殖5-8との間で発見されました、11。この時間の回生ウィンドウには、バイオ人工心臓の開発のための材料の新規供給源としての新生児の心臓を使用しての可能性を提供します。
細胞外マトリックスはcardiomyocytを促進する重要な手がかりを提供することが知られていますEの増殖と成長。新生児と成人の行列12および再生を促進する能力において分子の利用可能性の明確な違いは、13を検討されています。脱細胞化された成人のマトリックスは、細胞の再増殖およびバイオ人工心臓の発生のためのECMの足場を提供するために、いくつかの研究で使用されてきました。これらの研究、および幹細胞技術の新たな発見は、急速に進展しているが、いくつかのハードルが満たされていません。例えば、マトリックスの天然構造、マトリックス壁への細胞の統合、およびすべての制限このアプローチの成功増殖と成長をサポートする能力を維持するには限界。優れた再生属性は新生児心臓に帰されてきたが、そのような組織を使用して実用的な側面は、その探索を制限しています。
新生児の心臓の実証された再生能力に基づいて、我々は、開発することによって、新たな行列を開発しましたP3のマウスの心臓のための脱細胞化の手法。以前は6に決定するが、心臓が収穫、脱細胞化および再細胞化に十分な大きさであるとして、それは心臓再生のウィンドウ内にあるようP3の心はこれらの研究のために選択しました。本研究の目的は、新生児マウスの心臓から行列を作成することの実現可能性を実証することです。我々の研究は、ECMの構造とタンパク質性の整合性を維持しながら、分、新生児の心臓を脱細胞化の実現可能性のための証拠を提供します。また、mCherryを発現する心筋細胞でこの心臓ECMを再細胞化する能力を示す、我々は再細胞化後の種々の心臓マーカーの発現のために、これらの心筋細胞を検討しました。この技術は、バイオ人工心臓の開発のための新生児の行列の優位性のテストのためにできるようになります。
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すべてのマウス実験は米国の動物福祉法に基づいて行われたミネソタ大学の施設内動物管理使用委員会によって承認されました。
マウスの心臓の単離のための1手法
ランゲンドルフ灌流によって脱細胞化のため2.方法
3. DNAの決意
4.固定および組織のセクショニング
再細胞化のため5. P1新生児マウス心室心筋細胞
P3ハートマトリックスの6バイオリアクター再細胞化
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脱細胞化
平均して、このプロトコルを使用して、P3の心臓の脱細胞化までの時間は約14時間です。 P3の新生児用23mgの平均心重量与えられました。
Acellularity
図3aは、完全に無傷でP3新生児の心臓(全体のマウント)を示している。 図3bは、脱細胞化以下同じ心を示している。 図4aおよび図4bショー無傷で脱細胞化心臓のヘマトキシリンおよびエオシン染色を、それぞれ。ヘマトキシリン陽性核の不在と脱細胞化心臓における好酸球構造の減少に注意してください。また、脱細胞化心臓のDNA含有量を大幅に無傷の心臓(n = 6)が脱細胞化心臓における4.73±2.27μgのにで68.08±2.25μgのから減少した(n = 5)。
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心の繰り返し灌流にこの技術の依存性は、塞栓症の回避成功した結果の重要な要素になります。ステップ2.2から2.6での心臓の初期カテーテル法からは、ステップ2.8から2.14の間の溶液の変化に、心筋に灌流液の流れを損なう気泡の導入を可能にすることができる操作があります。新生児心臓の小柄なサイズに、血管系であっても微小な気泡は、このように不完全な脱細胞化をレンダリング、技術的な梗塞を引き起こす可能性があります。さらに、後の洗浄工程において、不完全な灌流は、洗剤残留物に悪影響を与える生体適合性をもたらすことができます。これはまた、気泡形成の源とすることができるように変更して溶液からガス移動を溶解したときさらに、このようなステップ2.14において示唆されるように4℃の貯蔵からマトリックスを除去するときのように急激な温度変化は、注意して接近されるべきです温度インチW再細胞化に鶏進む細胞懸濁液を注射器を準備する際、追加のケアは、注入が無気泡(ステップ6.4)であることを確認するために、適用されるべきです。
他の組織タイプに対応するために、このプロトコルの詳細を操作する必要があるかもしれません。ガ...
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著者らは開示するものは何もない。
著者は、図の作成についてCynthia DeKay氏に感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1.マウス心臓分離 | |||
| P1マウスの子犬のための材料(図のように;B6;D2-Tg(Myh6*-mCherry)2Mik/J) | Jackson Laboratories | 21577 | または同等の |
| 60 mm 培養皿 | BD Falcon | 353004 | または同等の |
| リン酸緩衝生理食塩水 pH 7.4 (滅菌) | Hyclone | SH30256.01 | または同等の |
| シングルユースブレード | Stanley | 28-510 | または同等の |
| 標準ハサミ | Moria Bonn (Fine Science Tools) | 14381-43 | または同等の |
| 春のはさみ10 cm | ファインサイエンスツール | 15024-10 | または同等の |
| ヴァンナススプリングはさみ-3 mmカッティングエッジ | ファインサイエンスツール | 15000-00 | または同等の |
| #5鉗子 | ダムノット(ファインサイエンスツール) | 11295-00 | または同等の |
| 2。脱細胞化のための材料 | |||
| インレットアダプター | ケムグラス | CG-1013 | オートクレーブ可能 |
| セプタム | ケムグラス | CG-3022-99 | オートクレーブ可能 |
| 1/8 インチID x 3/8 OD C-Flex チューブ | コールパーマー | EW-06422-10 | オートクレーブ可能 |
| オス ルアー 1/8" ホース バーブ アダプター | McMaster-Carr | 51525K33 | オートクレーブ可能 |
| メス ルアー 1/8" ホース バーブ アダプター | McMaster-Carr | 51525K26 | オートクレーブ |
| Prolene 7-0 外科用縫合糸 | Ethicon | 8648G | または同等の |
| リングスタンド | Fisher Scientific | S47807 | または同等の |
| Clamp | Fisher Scientific | 05-769-6Q | または同等の |
| Clampレギュラーホルダー | Fisher Scientific | 05-754Q | または同等の |
| 60 ccシリンジ | Coviden | 1186000777T | または同等の |
| ビーカー | キンブル | 14000250 | または同等の |
| 22 G x 1シリンジニードル | BD | 305155 | または同等の |
| 12 ccシリンジ | Coviden | 8881512878 | または同等の |
| 3ウェイストップコック | スミスメディカル | MX5311L | または同等の |
| PE50チューブ | BDクレイアダムスイントラメディック | 427411 | 熱による成形可能であること。ポリエチレンをお勧めします。 |
| 1% SDS | Invitrogen | 15525-017 | Ultrapure グレードを推奨します。新鮮な溶液を作り、使用前に滅菌をろ過します。 |
| 1% トリトン X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | 10%ストックから新鮮な溶液を作り、使用前にフィルター滅菌します。 |
| 滅菌dH2O | Hyclone | SH30538.02 | またはMilliQシステム精製水。 |
| 1 x Pen/Strep | Corning CellGro | 30-001-Cl | または同等品 |
| 3.DNA定量用材料 | |||
| Proteinase K | Fisher | BP1700 | >30 U/mg activity |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333または | 同等の |
| MgCl2·6H2O | Mallinckrodt | 5958-04 | または同等の |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | または同等の |
| トリス塩基/塩酸塩 | Sigma-Aldrich | T1503/T5941 | または同等の |
| Pico-Green dsDNA assay kit | Life Technologies | P7589 | 蛍光計が |
| Sigma-Aldrich | G2500 | ゼラチンタイプA | 300ブルーム以上である必要があります |
| 5。組織組織学の方法 | |||
| Cryomolds 10 x 10 x 5 mm | Tissue-Tek | 4565 | または同等の |
| Cryostat | Hacker/Bright | Model OTF | または同等の |
| 顕微鏡スライド 25 x 75 x 1 mm | Fisher Scientific | 12-550-19 | または同等の |
| Hematoxylin 560 | Surgipath/ライカセレクテック | 3801570 | または同等の |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | または同等の |
| Define | Surgipath/Leica Selectech | 3803590 | または同等の |
| 青色バッファ | Surgipath/ライカセレクテック | 3802915 | または同等の |
| アルコール性エオシンY 515 | Surgipath/ライカセレクテック | 3801615 | 同等の |
| フォーミュラ83キシレン代替品 | CBGバイオテクノロジー | CH0104B | または同等の |
| Permountマウントマウントメディア | フィッシャーケミカル | SP15-500 | または同等の |
| コラーゲン IV 抗体 | Rockland | 600-401-106.1 | または同等 |
| 品の &-アクチニン抗体 | Abcam | AB9465 | または同等の |
| mCherry 抗体 | Abcam | AB205402 | または同等の |
| NKX2.5 抗体 | Santa Cruz Biotechnology | SC-8697 | または同等の |
| Donkey 抗マウス AF488抗体 | Life Technology | A21202 | または同等の |
| ロバ 抗チキン AF594 抗体 | Jackson Immunoresearch | 703-585-155 | または同等のもの |
| ロバ抗ヤギCY5抗体 | Jackson Immunoresearch | 705-175-147 | または同等の |
| Fab Fragment Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) AF594 | Jackson Immunoresearch | 111-587-003 | または同等の |
| Prolong Gold Antifade Mountant with DAPI | ThermoFisher | P36930 | または同等の |
| HBSS(Ca、Mgフリー) | Hyclone | SH30031.02 | または同等の |
| HEPES(1 M) | Corning CellGro | 25-060-Cl | または同等の |
| Cell Strainer | BD Falcon | 352340 | または同等の |
| 50 mlチューブ | BD Falcon | 352070 | または同等の |
| Primeria 100 mmを使用した新生児心室心筋細胞の分離プレート | Corning | 353803 | Primeria 表面は線維芽細胞の付着を強化し、筋細胞の純度を高めます |
| トリプシン | Difco | 215240 | または同等の |
| DNase II | Sigma-Aldrich | D8764 | または同等の |
| DMEM (Delbecco's Minimal Essential Media) | Hyclone | SH30022.01 | または同等の |
| ビタミン B12 | Sigma-Aldrich | V6629 | または同等の |
| フィブロネクチンコーティングプレート | BD Bioscience | 354501 | または同等の |
| ウシ胎児血清 | Hyclone | SH30910.03 | または同等の |
| 心臓バイオリアクターガラス製品 | Radnoti Glass Technology | 120101BEZ | オートクレーブまたはガスによる滅菌可能でなければなりません。 |
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