방법 논문

조직 공학 혈관 신생 단위로 쥐 지방 조직 유래 미세 혈관 조각의 분리

DOI:

10.3791/55721

⸱

2017년 4월 30일

 ,  ,  ,  , 
1Institute for Clinical and Experimental Surgery, Saarland University, 2Division of Plastic Surgery and Hand Surgery, University Hospital Zurich, University of Zurich

이 논문에서

요약

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우리는 유망한 혈관 단위를 대표하는 지방 조직 유래 미세 혈관 조각을 분리하는 프로토콜을 제시한다. 이들은 신속 분리 될 수 있으며, 따라서, 조직 공학 분야의 다른 한 단계 prevascularization 위해 사용될 수 있고, 체외 처리에 필요로하지 않는다.

초록

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기능성 미세 혈관 네트워크는 생존과 설계 조직 구조의 통합을위한 중요한 중요하다. 이러한 목적을 위해, 여러 혈관 및 prevascularization 전략이 수립되었다. 그러나, 대부분의 셀 기반 접근 방식은 미세 혈관 네트워크의 형성에 시간이 많이 소요되는 체외 단계를 포함한다. 따라서, 그들은 수술 한 단계 절차에 적합하지 않다. 지방 조직 유래 미세 혈관 조각 (광고 MVF)는 유망 혈관 단위를 나타냅니다. 그들은 쉽게 지방 조직에서 분리 및 기능성 미세 혈관의 형태를 나타낼 수 있습니다. 또한, 이들은 생체 빠르게 주입 후 새로운 미세 혈관 망으로 조립. 또한, 광고 MVF은 림프관을 유도하는 것으로 나타났다. 마지막으로, 그들은 더 높은 혈관 잠재력에 기여할 수 중간 엽 줄기 세포의 풍부한 소스. 이전의 연구에서 우리는 놀라운 vascularizati을 증명하고있다설계 뼈와 피부 대체에 광고 MVF의 용량에. 본 연구에서 우리는 쥐의 지방 조직에서 광고 MVF의 효소 분리를위한 표준화 된 프로토콜에보고한다.

서론

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조직 공학에서는 생체 대응 1, 2에서 불가능한 기능을 복원하거나 보강 조직 및 장기를 유지한다 대체품의 제조에 초점을 맞추고있다. 조직 공학 구조물의 운명은 결정적 적절한 혈관 3에 의존한다. 이러한 구조 내에서 미세 혈관 네트워크는 계층 적으로받는 사람의 혈관 4 inosculation 후 효율적인 혈액 관류를 허용하는 소동맥, 모세 혈관과 정맥으로 구성되어야한다. 이러한 네트워크의 생성은 조직 공학의 주요 과제 중 하나입니다. 이를 위해 실험 혈관 전략의 폭 넓은 스펙트럼은 지난 20 년 5, 6을 통해 소개되었다.

혈관 접근 방식은 설계, 담배 마는으로받는 미세 혈관의 증식을 자극이러한 성장의 혼입 7 요인 구조적 또는 물리 골격 변형 수단에 의해 단말. 그러나 대형 입체 구조의 혈관에 대한 혈관 신생에 의존하는 전략은 크게 미세 혈관 (8) 개발의 느린 성장 속도에 의해 제한됩니다.

조직들은 주입하기 전에 9 내에 구축 반대로 prevascularization의 개념은 네트워크 기능 미세 혈관의 생성을 목적으로한다. 종래 prevascularization는 골격 내의 내피 세포 벽화 세포 또는 줄기 세포 (10)와 같은 혈관 형성 세포의 공동 배양을 포함한다. 미세 혈관 망 형성 후 prevascularized 구조이어서 조직 결함을 주입 할 수있다. 이 복잡하고 시간이 많이 소요되는 체외 기반으로하기 때문에 주목,이 prevascularization 접근 방식은 임상에 적용하기 어려운 </ EM> 주요 규제 장애물 (9)에 의해 제한되는 절차. 따라서, 폭 넓은 임상 응용 프로그램에 더 적합한 새로운 prevascularization 전략의 개발에 대한 필요성이 여전히 존재한다.

이러한 prevascularization 전략은 지방 조직 유래의 미세 혈관 단편 (AD-MVF)을 적용 할 수있다. 광고 MVF 쥐 (11), (12)와 마우스 (13)의 지방 조직에서 다량으로 수확 할 수있는 강력한 혈관 단위를 나타냅니다. 그들은 세동맥, 모세 혈관 및 루멘 생리 미세 혈관 형태를 나타내는 세정맥 용기 세그먼트 및 안정화 혈관 주위 세포를 14, 15로 구성된다. 이 독특한 기능은 precultivation없이 조직 결함에 광고 MVF 시드 발판의 즉각적인 이식을 할 수 있습니다. 이 광고-MVF 빠르게에서 재 조립기능성 미세 혈관 네트워크. 또한, 광고 MVF은 또한 자신의 놀라운 재생 능력에 기여할 수 중간 엽 줄기 세포 (16)의 풍부한 소스를 나타냅니다. 따라서, 광고 MVF 점점 조직 공학 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21의 다양한 분야에서 사용된다.

광고 MVF의 분리는 원래 12 쥐 11 년에 설립되었습니다. 여기서, 우리는 부고환 지방 패드에서 쥐의 광고 MVF의 표준화 분리를 허용하는 프로토콜을 설명합니다. 이 형질 전환 마우스 모델을 사용하여 광고 MVF 기능을 기본 분자 메커니즘에 더 많은 통찰력을 제공 할 수있다.

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프로토콜

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모든 절차는 실험 동물의 사용을위한 건강 지침의 국립 연구소에 따라 수행 및 제도적 지침 (Landesamt 대 Soziales, 어디 아퍼? 싶게 Verbraucherschutz,의 Abt. Lebensmittel- 싶게 Veterinärwesen, Zentralstelle, 자르브뤼켄, 독일)을 추적 관찰 하였다.

수술 도구 (1)의 제조

  1. 10 % 소 태아 혈청 (FCS), 100 U / ㎖ 페니실린, 0.1 ㎎ / ㎖ 스트렙토 마이신, 준비 절개 위 수술 집게, 소규모 제조 위 미세 겸자 15ml의 둘 베코 변형 이글 배지 (DMEM으로 무균 페트리 접시에 보관 ) 부고환 지방 패드를 수확합니다.
  2. 5 분간 소독 용액에 노출 수술 도구. 대안 적으로, (증기 멸균을 121 ° C, 20 분)들을 소독.

2. 동물 및 마취

  1. 연구 및 적응증으로 조심스럽게 쥐의 변형을 선택 조사중인 될 수 있습니다.
    참고 :이 연구에서 우리는 부고환 지방의 수확을위한 기증자로 남성 야생 형 C57BL / 6 마우스를 사용했다. 관심, 광고 MVF는 유전자 변형 녹색 형광 단백질 (GFP) 양성 기증자 동물 (C57BL / 6-Tg는 (CAG-EGFP) 1Osb / J) (22)로부터 분리 될 수있다. 이 단편은 GFP 음성 야생형 마우스 (14)에 주입 한 후 GFP의 면역 조직 화학 염색에 의해 쉽게 검출 할 수있는 큰 이점을 맺는다.
  2. 자일 라진 (15 ㎎ / ㎏) 및 케타민 (/ kg 75 mg)을 복강 내 주사하여 동물을 마취. 동물 깊이 만 응답이 발가락 핀치를 수행하여 마취되어 있는지 확인합니다. 기증자 동물은 지방 수확 후 희생으로 눈 윤활제는 표시되지 않습니다.
    참고 : 진통 및 수술 불임이 실험을 계획하는 국가 및 기관의 각각의 가이드 라인과 일치 있는지 확인합니다.
부고환 지방 패드의 제작 "> 3. 수확

  1. 작업 테이블에 동물을 전송합니다. 수술 실체 현미경 하에서 앙와위에서 동물을 배치하고 발가락 핀치를 사용하여 깊은 마취를 확인합니다.
  2. 수술 용 드레이프에 테이핑하여 발을 고정 및 솔루션을 소독으로 복부를 소독.
  3. 해부 가위로 기본 근육 층의 무료 복부 피부를 분리합니다.
  4. 해부 가위 정중선 개복술을 수행하고 옆으로 복부 벽의 플랩을 전개.
  5. 양측 고환, 부고환 및 미세 집게 (그림 1)를 사용하여 부고환 지방 패드를 식별합니다. 지방 패드의 분변 오염을 방지하기 위해 장 구조를 손상시키지 마십시오.
  6. 실체 현미경 아래에있는 작은 준비 가위 및 미세 집게로 부고환 지방 패드를 수확. 부고환과 지방을 사이에 몇 mm의 안전 마진을 유지실수로 부고환 수확의 위험을 줄일 수 있습니다.
    참고 :이 절차는 또한 실체없이 수행 할 수 있습니다. 그러나이 더 부고환 및 정삭의 사고 부상의 위험을 증가시킬 수 있습니다.
  7. DMEM 15 mL를 함유하는 페트리 접시로 부고환 지방 패드를 이동시켜 세포 기관에 반송하여 37 ℃에서 사전 - 가열 하였다.
  8. 복부 대동맥 경부 전위의 절개에 의해 동물을 희생.

광고 MVF 4. 분리

  1. (15) 인산 완충 식염수 용액 (PBS), 멸균 수 14 ㎖의 폴리 프로필렌 (PP) 튜브, 멸균 된 50 mL의 삼각 플라스크에, 멸균 1.5 ㎖의 원추형 마이크로 원심 튜브 멸균 미세 위 세 멸균 페트리 접시를 준비한다.
  2. 층류 후드 아래에 PBS의 15 mL의 페트리 접시에 세 번 지방 패드를 씻으십시오.
  3. 14 mL의 PP 튜브에 지방을 전송합니다. t를 이용하여 (ML)에서 수확 된 지방 조직의 부피를 결정그는 튜브 규모. 조직 균질 현탁액이 얻어 질 때까지 미세 가위 기계적으로 지방 조직을 잘게.
  4. 피펫을 측정 10 mL를 이용하여 50 mL의 삼각 플라스크에 NB4G 콜라게나 제 (0.5 U / ㎖ PBS)의 두 개의 볼륨으로 다진 조직을 옮긴다. 총 부피는 단계 4.3에서 측정 된 지방 조직의 체적 배로된다. 37 ℃에서 5 % CO 2의 가습 대기 조건 : 자동 교반기 (25mm 자기 교반 막대의 크기)을 이용하여 격렬한 교반하에 10 분 동안 항온 조직 분해를 수행한다.
  5. 소화를 중지 할 수 있는지 여부를 판단하기 위해 현미경으로 소화 조직의 작은 부분 (10 μL)을 관찰한다. 효소 소화 과정 (그림 2)를 중지하는 적절한 시점을 나타내는 다 이제 주로 다음 하나의 셀에 "무료"광고 MVF 포함되어 있음을 확인.
    참고 :이 단계는 절차에 경험을 필요로하며, 품질에 대한 중요의 광고 MVF을 격리합니다. 광고 MVF없이 단일 세포 현탁액 지방 소화 결과를 장시간.
  6. PBS / 20 % FCS의 두 개의 볼륨으로 효소를 중화. 총 부피는 단계 4.4에서 세포 현탁액 용기의 용적 배로된다. PP 새로운 튜브에 다시 세포 현탁액 용기 전송.
  7. 중력에 의해 지방 잔류 광고 MVF 별도 37 ° C에서 5 분 동안 현탁액을 인큐베이션. 그런 다음 조심스럽게 1 mL를 정밀 피펫 주요 지방 상층 액을 제거합니다. 서스펜션은 지방이없는 것으로 나타날 때까지 100 μL 정밀 피펫이 사이클을 여러 번 반복합니다.
  8. 50ml의 원추형 원심 분리 튜브 위에 500 ㎛의 필터를 넣어. 지방 덩어리 나머지 제거하는 여과막에 14 mL의 PP 튜브에서 10 mL로 측정 피펫으로 셀 용기 현탁액을 전송. 개별 광고 MVF의 개수에 따라 새로운 14 mL의 PP 관으로 현탁액을 여과로 이동하면 계획된 실험 분리.
    참고 : 대한의 vitr미세 혈관 망 형성을 중심 O의 분석은, 더 나아가 현미경 분석시 이미지 품질을 개선하기 위해 혈관 세포 현탁액을 정화하는 것이 유리할 수있다. 이를 위해, 현탁액을 추가로 필터에 수집 된 광고 MVF으로부터 단일 세포를 제거하기 위해 20 ㎛의 필터로 여과 한 번 할 수있다.
  9. 광고 MVF를 함유하는 펠렛을 얻기 위해 세포 현탁액을 용기 (600 XG, 5 분, 실온)를 원심 분리기.
  10. 원심 분리 후, 용액이 남아 1까지 상청액을 제거한다. 이 1 ㎖의 광고 MVF와 펠렛을 재현 탁하고, 1.5 mL의 원추형 마이크로 원심 튜브에 현탁 옮긴다.
  11. 펠렛을 얻기 위해 마이크로 원심 튜브 내의 광고 MVF 현탁액 (600 XG, 5 분) 원심 분리기.
  12. PBS / 20 % FCS의 필요한 최종 부피 펠렛을 재현 탁하는 상청액을 제거한다.
    참고 : 분리 당 광고 MVF의 수는 미세한 계산에 의해 평가 될 수있다. 최종 세포 vesse의 목적 들어 1/10L 현탁액을 PBS에 1:10으로 희석하고,이 희석액 100 ㎕를 96- 웰 플레이트의 웰에 전달된다. 선박과 같은 형태를 보이는 광고 MVF의 전체 수는 계산하고 전체 분리로 추정된다. 필요한 광고 MVF 농도 및 정제는 개별적으로 시험 관내 또는 광고 MVF 생체 응용에 각각에 적용될 수있다. 이것은 미세 혈관 망 형성의 시험 관내 분석하거나 조직 결함으로 생체 내 이식 용 지지체에 광고 MVF 시드의 콜라겐 겔에 MVF 광고의 삽입을 포함 할 수있다.

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결과

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본 연구에서 우리는 12 개월 된 수컷 야생형 C57BL / 6 마우스 (35 ± 1g 체중을 의미)에 7-에서 지방 조직과 육 광고 MVF 분리 절차를 수행. 도 1은 후속 기계적 및 효소 광고 MVF 절연 및 뮤린 부고환 지방 패드의 채취를 나타낸다. 지방의 수확에 필요한 시간은 30 분이었고, 광고 MVF의 분리 120 분이었다. 전체적으로, 절차는 150 분 걸렸다.

우리는 기증자 동물 당 지방 조직의 1.2 ± 0.1 mL를 수확. 지방이 금액은 용액 당 42,000 ± 2,000 광고 MVF의 분리를 허용했다. 단리 광고 MVF의 평균 길이가 42 ± 1 ㎛ (도 2a)이다. 도 2b에 도시 된 바와 같이, 소화 효소의 기간은 미세한 제어를 이용하여 결정 하였...

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토론

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이 연구에서 우리는 광고 MVF의 절연을위한 잘 확립 된 프로토콜을 제시한다. 쥐의 지방 조직에서 광고 MVF을 얻는 것은 몇 가지 중요한 단계를 간단한 절차입니다. 마우스는 다른 피하 및 복강 내 지방 예금을 나타낸다. 이전에 래트에 대해 기재된 바와 같이, 광고 MVF의 분리를위한 가장 적합한 지방 원 인해 큰 혈관 (11) 크기, 균일 한 구조와 최소한의 오염 (12)을 부고환 지방 패드이다. 반면, 마우스의 피하 지방 침착은 주변 조직에 더 작고 더 부착된다. 그러나, 부고환 지방 패드의 절제술은 정자와 수확 조직의 오염의 결과로, 부고환 및 정삭의 사고 부상의 위험을 맺는다. 따라서, 부고환, 고환 및 정삭의 식별이 절차의 주요 중요하다. 또한, 지방 패드 rapidl해야Y는 생체 조직의 손상을 최소화하기 위해 수확 후 처리. 마지막으로,이 쥐의 부고환 지방 패드 (...

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공개 사항

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저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.

감사의 글

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우리는 재닌 베커, 캐롤라인 비켈만와 루스 니클스의 우수한 기술 지원을 감사하고 있습니다. (- 독일 연구 재단 DFG) - LA 2682 / 7-1 본 연구는 독일 Forschungsgemeinschaft의 연구비 지원을 받았다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
1.5-mL 원추형 마이크로 원심분리기 튜브VWR, Kelsterbach, Germany700-5239
100-µ L 정밀 피펫Eppendorf, 함부르크, 독일4920000059
10-mL 측정 피펫Costar, Corning Inc., New York, USA4488
14-mL PP 튜브Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany187261
1-mL 정밀 피펫Eppendorf, Hamburg, Germany4920000083
500-µ m 필터(pluriStrainer 500 µ m)HISS Diagnostics, Freiburg, Germany43-50500-03
50-mL 원뿔형 원심분리기 튜브Greiner bio-one, Frickenhausen, Germany227261
50-mL Erlenmeyer 플라스크VWR, Kelsterbach, Germany214-0211
96-well plateGreiner bio-one, Frickenhausen, Germany65518
cell detachment solution (Accutase)eBioscience, 샌디에고, 캘리포니아 미국00-4555-56
C57BL/6 마우스Charles River, 쾰른, 독일027
C57BL/6-TG(CAG-EGFP)1Osb/J 마우스The Jackson Laboratory, Bar Harbor, USA003291
CD117-FITCBD Biosciences, Heidelberg, Germany553373
CD31-PEBD Biosciences, Heidelberg, Germany553354
콜라겐분해효소 NB4G Serva Electrophoresis GmbH, 하이델베르크, 독일17465.02효소 활성에 대해 제조업체에서 테스트 한 로트
해부 가위Braun Aesculap AG & CoKG, Melsungen, GermanyBC 601
DNA 결합 염료 (Bisbenzimide H33342)Sigma-Aldrich, Taufkirchen, GermanyB2261
Dulbecco의 변형 독수리 배지 (DMEM) PAN Biotech, Rickenbach, GermanyP04-03600
Fetal calf serum (FCS)Biochrom GmbH, Berlin, GermanyS0615
파인 펜치S& T AG, 노이하우젠, 스위스FRS-15 RM-8
파인 가위월드 프리시전 인스트루메츠, 사라소타, 플로리다, 미국503261
피부 대체물(Integra)Integra Life Sciences, Sain Priest, France62021
케타민 Serumwerk Bernburg AG, 베른부르크, 독일7005294
M-IgG2AKAL488   eBioscience, San Diego, CA USA53-4724-80
옥테니덤(소독액)Schü LKE & Mayer, Norderstedt, Germany118211
Penicillin/StreptomycinBiochrom, Berlin, GermanyA2213
Petri dishGreiner bio-one, Frickenhausen, Germany664160
Phosphate-buffered saline (PBS)Lonza Group, Basel, Switzerland17-516F
pluriStrainer 20-µ m (20 &마이크로; m filter)HISS Diagnostics, Freiburg, Germany43-50020-03
Rat-IgG2akFITCBD Biosciences, Heidelberg, Germany553988
Rat-IgG2akPEBD Biosciences, Heidelberg, Germany553930
소형 준비 가위S& T AG, 노이하우젠, 스위스SDC-15 R-8S
외과용 겸자Braun Aesculap AG & CoKG, Melsungen, GermanyBD510R
테이프 (Heftpflaster Seide) 1.25 cmFink & Walter GmbH, 독일 메흐바일러1671801
Xylazine Bayer Vital GmbH, Leverkusen, Germany1320422
α-SMA-AL488eBioscience, San Diego, CA USA53-9760-82세포 내 라벨링에는 Cytofix/Cytoperm이 추가로 필요합니다(BD Biosciences, Heidelberg, Germany; #554722)

참고문헌

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