冠状血管新生のインビトロモデルは、冠状血管新生の細胞および分子機構の発見に利用することができる。静脈内および心内膜組織のインビトロ外植培養はVEGF-Aに応答して強固な成長を示し、in vivoと同様のCOUP-TFII発現パターンを示す。
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冠状血管新生のインビトロモデルは、冠状血管新生の細胞および分子機構の発見に利用することができる。静脈内および心内膜組織のインビトロ外植培養はVEGF-Aに応答して強固な成長を示し、in vivoと同様のCOUP-TFII発現パターンを示す。
ここでは冠状血管新生を研究するためのインビトロ培養アッセイについて述べる。冠状血管は心臓の筋肉を養い、臨床的に重要です。これらの血管の欠陥は、アテローム性動脈硬化症などの深刻な健康上のリスクを表し、患者の心筋梗塞や心不全を引き起こす可能性があります。その結果、冠状動脈疾患は、世界中の主要な死因の1つである。臨床的に重要であるにもかかわらず、損傷した冠状動脈を再生する方法について比較的少し進歩が見られた。しかしながら、冠状血管の発達の細胞起源と分化経路の理解において最近の進歩が見られた。研究者が前駆細胞に蛍光標識し、その運命に従い、生体内の子孫を視覚化することを可能にするツールと技術の出現は、冠状血管の発達を理解するのに役立っています。インビボ研究は貴重ですが、実験設計における速度、アクセシビリティ、柔軟性の面で限界があります。あるいは、冠状動脈血管新生の正確なin vitroモデルは、これらの限界を回避し、研究者が速度と柔軟性を持つ重要な生物学的質問を尋問することを可能にする。適切なin vitroモデルシステムの欠如は、冠状血管の成長の細胞および分子機構の理解の進展を妨げている可能性があります。ここでは、冠状血管の多くが生じる2つの前駆体組織である静脈内静脈(SV)および心内膜(Endo)から冠状血管を成長させるインビトロ培養システムについて説明する。また、この文化が既知のin vivoメカニズムの一部を正確に再現していることも確認した。例えば、SV由来の培養中の血管新生は、生体内で観察されるものと同様のCOUP-TFII発現を下方制御することを示す。また、VEGF-Aは、生体内の血管新生因子として知られており、SV培養および遠東培養の両方から血管新生を強く刺激することを示す。全体として、冠状動脈血管新生を研究するための正確なインビトロ培養モデルを考案しました。
心臓の血管は一般に冠状血管と呼ばれる。これらの血管は、動脈、静脈、および毛細血管で構成されています。開発中、高度に分岐した毛細血管が最初に確立され、その後、冠状動脈と静脈1、2、3、4、5に改造されます。これらの初期毛細血管は、プロエピカルジウム、静脈内静脈(SV)、および内心内膜(遠心内膜)組織1、6、7、8に見られる内皮前駆細胞から構築される。SVは胚性心臓の流入器官であり、心内腔の内層である。SVおよびEndoに見られる内皮前駆細胞は冠動脈脈管系の大部分を構築し、一方、プロエピカルジウムはその比較的小さな部分に寄与する2。冠状血管の毛細血管ネットワークが心臓に存在する前駆細胞から成長する過程を冠状血管新生と呼びます。冠動脈疾患は、世界的に主要な死因の1つであり、まだこの疾患に対する効果的な治療法は欠けている。冠状動脈形成の詳細な細胞および分子メカニズムを理解することは、損傷した冠状動脈を修復し再生するための新しい効果的な治療法を設計するのに役立ちます。
最近、新しいツールや技術の開発を通じて、冠状血管がどのように発達していくのか、私たちの理解が急増しています。特に、生体内系統標識および高度なイメージング技術は、冠状血管9、10、11、12の細胞起源および分化経路を明らかにする上で非常に有用であった。これらの in vivo ツールの利点にもかかわらず、速度、柔軟性、およびアクセシビリティの点では制限があります。したがって、堅牢なin vitroモデルシステムは、高スループットの方法で冠状血管新生の細胞および分子機構を解明するために生体内システムを補完することができる。
ここでは冠状血管新生のインビトロモデルについて述べる。SVと遠島の2つの前駆体組織から冠状血管を成長させるインビトロ外植培養システムを開発しました。このモデルを用いて、インビトロ組織外植培養物が成長培地によって刺激されると冠状血管芽を増殖することを示す。さらに、外植培養物は、血管内皮増殖因子A(VEGF-A)によって刺激された制御に比べて急速に成長し、非常に強力な血管新生タンパク質である。さらに、SV培養物からの血管新生芽は静脈脱分化(COUP-TFII発現の喪失)を受け、生体内のSV血管新生と同様のメカニズムであることがわかった。これらのデータは、インビトロ外植物培養システムが生体内で起こる血管新生事象を忠実に復活させることを示唆している。総称して、ここで説明する血管新生のインビトロモデルは、高スループットでアクセス可能な方法で冠状血管新生の細胞および分子機構を探査するのに理想的である。
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このプロトコルですべての動物の使用は、ボール州立大学の施設動物のケアと使用委員会(IACUC)ガイドラインに従いました。
1. マウスブリーダーの確立と、時を取った妊娠のための膣プラグの検出
2. 妊娠中マウスからの胚の収穫
注:始める前に、次の装置および試薬を持っていることを確認してください:CO2安楽死室、70%エタノール、ペーパータオル、通常の鉗子、細かい鉗子、はさみ、1x無菌リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、10センチの無菌ペトリ皿、氷付き容器、穿刺スプーン、解剖ステレオ顕微鏡。
3. e11.5胚からの心臓の分離
注:始める前に、次の機器と試薬を持っていることを確認してください:通常の鉗子、細かい鉗子、1x滅菌PBS、10センチ滅菌ペトリ皿、6センチ滅菌ペトリ皿、氷入りの容器、穿刺スプーン、解剖ステレオ顕微鏡。
4. e11.5胚性マウスハーツからのSVと心室の分離
5. インサートと細胞外マトリックスコーティングを用いて組織培養プレートを設定する
注:開始する前に、以下の装置および試薬を持っていることを確認してください:市販の細胞外マトリックス溶液(ECM;例えば、マトリゲル)、8.0 μMポリエチレンテレフタレート(PET)培養インサー、24ウェルプレート、37°C、5%CO2インキュベーター。
6. SVと全室の文化
注:始める前に、次の装置および試薬を持っていることを確認してください:70%エタノール、移写ピペット、実体顕微鏡、鉗子、層流組織培養フード、微小血管内皮細胞サプリメントキット(材料表)、基底培地、1x滅菌PBS。図6は、SVおよび心室培養のワークフローを示しています。
7. VEGF-A(ポジティブコントロール)による文化の治療
注:始める前に、次の装置および試薬を持っていることを確認してください:層流組織培養フード、1x PBS、基底培地+1%牛血清(FBS)、基底培地+VEGF-A、ピペット、ピペットチップ。
8. 固定および免疫染色
注:始める前に、次の装置および試薬を持っていることを確認してください:4%パラホルムアルデヒド(PFA)、1x PBS、一次および二次抗体、シェーカー、PBS(PBT)で0.5%非イオン性界面活性剤。
9. スライド、イメージング、および分析に文化を取り付ける
注:始める前に、次の装置および試薬を持っていることを確認してください:細かい鉗子、スライド、4′、6-ジミディノ-2フェニリンドール(DAPI)、カバーリップ、および共焦点顕微鏡との取り付け媒体。二次抗体染色後、以下の手順を使用して、培養物をスライドに取り付けてイメージングします。
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生体内のSV血管新生の最も顕著な特徴の1つは、特定の経路に従い、ステレオタイプの時間と位置1で起こる細胞脱分化および再分化事象を伴うことである。初期SV細胞が心室に成長するにつれて、それらはCOUP-TFIIのような静脈マーカーの産生を停止する(図7)。その後、冠状動脈芽は、心臓の表面または心筋内の深い2つの移動経路を取る。表面血管は最終的に静脈となり、血管は動脈と毛細血管1、6、7になります。この区別は、心臓が成長し、冠状動脈血管系が拡大するにつれて保存されます。
冠状動脈開発の分子基盤の発見を容易にするために、機能喪失および機能獲得実験に利用できるSV発芽の...
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SVおよび遠親組織から冠状血管を正常に成長させるための最も重要なステップのいくつかは次のとおりです: 1) SV培養のためのSV組織を正しく同定し、単離する;2)正確な遠心培養のためにe11-11.5の年齢の間の胚からの心室を使用する。3)解剖期間を通じて無菌状態を維持し、常に組織を冷たく保つ;4)培地に浮遊する組織を避けるために、ECM被覆膜に付着した外植体を維持する。
まず、SV組織の単離は困難な場合があります。SVは、肺小葉の中に隠された左心房と右心房の間の心臓の後側にあることを認識することが重要です。そのため、分離および分離することが困難である。代わりに、心臓/肺の摘み取り全体を最初に抽出する必要があります。SVは、慎重に肺の小葉を除去し、微細な鉗子の助けを借りて隣接する組織をクリーンアップすることによって摘み取りから分離されます。さらに、SVを失わないように隣接する組織をクリーンアップする際には、非常に注意する必要があります。
第二に、正確な心内心血管新生のためには、e11.5より古い胚から心室を培養することが重要で...
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著者らは利益相反を宣言しない。
著者らは、支援的な研究環境を提供してくれたシャルマ研究所のメンバーに感謝する。私たちは、私たちのマウスのコロニーを維持し、世話をするダイアン(ディー)R.ホフマンに特別な感謝を拡張したいと思います。また、フィリップ・J・スマルディーノ博士とキャロリン・ヴァン博士が原稿を徹底的に校正し、有益なコメントを提供してくれたことに感謝します。この研究は、ボール州立大学プロボスト事務所と生物学部からB.S.、インディアナ科学アカデミーシニアリサーチ補助金のB.S、NIH(RO1-HL128503)、ニューヨーク幹細胞財団からK.R.への資金によって支えられました。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 100 x 20 MM 組織培養ディッシュ | フィッシャー・サイエンティフィック | 877222 | プロトコルではペトリ皿 |
| 24ウェルプレート | フィッシャー・サイエンティフィック | 08-772-51 | |
| 8.0 uM PET膜培養インサート | ミリポア・シグ | マ MCEP24H48 | |
| アレクサ フロー・ロバ・アンチウサギ 555 | フィッシャー・サイエンティフィック | A31572 | 二次抗体 |
| アレクサFluor Donkey 抗ラット 488 | Fisher Scientific | A21206 | 二次抗体 |
| 角度付き金属プローブ | ファインサイエンスツール | 10088-15 | 角度付き 45°、深いプラグの検出に使用 |
| 抗ERG 1/2/3抗体 | アブカム | Ab92513 | 一次抗体 |
| 抗VE-カドヘリン抗体 | フィッシャーサイエンティフィ | BDB550548 一次抗体、メーカー BD BioSciences | |
| CO2 ガスタンク | 各種供給者 | N/A | |
| CO2 インキュベーター | フィッシャー サイエンティフィック | 13998223 | For 37 °C、5% CO2インキュベーション |
| 解剖実体マイクロソープ | ライカ | S9i | ライカ S9i 実体顕微鏡 |
| EBM-2 基礎培地 | ロンザ | CC-3156 | 内皮細胞増殖 基礎培地 |
| ECM 溶液 | コーニング | 354230 | マトリゲル |
| EGM-2 MV シングルクォーツキット | ロンザ | CC-4147 | 微小血管内皮細胞サプリメントキット;これはEBM-2に混合されてEGM-2完全な媒体を作るために |
| ウシ胎児血清 (FBS) | フィッシャーサイエンティフィック | SH3007003IR | |
| FiJi | NIH | NA | 画像処理ソフトウェア (https://imagej.net/Fiji/Downloads) |
| ファイン鉗子 | ファインサイエンスツール | 11412-11 | 胚に使用されます解剖 |
| フィッシャーブランド ストレートブレード 操作ハサミ | フィッシャーサイエンティフィック | 13-808-4 | |
| ヒクロンリン酸緩衝生理食塩水 (1X) | フィッシャーサイエンティフィック | SH-302-5601LR | |
| 層流組織培養フード | フィッシャーサイエンティフィック | 様々なモデルが利用可能 | |
| マウント メディア | ベクターラボラトリーズ | H-1200 | DAPI付きベクタシールド |
| パラホルムアルデヒド(PFA) | 電子顕微鏡法/フィッシャー | 50-980-494 | これは32%で利用可能です;4%に希釈する必要があります |
| 穴あきスプーン | ファインサイエンスツール | 10370-18 | 溶液から胚/組織を除去するのに便利 |
| 組換えマウスVEGF-A 165 | PeproTech | 450-32 | |
| 標準鉗子、デュモン #5 | ファインサイエンスツール | 11251-30 | |
| Sure-Seal Mouse/Rat chamber | Easysysteminc | EZ-1785 | 安楽死チャンバー |
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