세포외 세포외 매트릭스(dECM)는 엔지니어링된 구조에서 표적 조직의 고유 기능을 재량화하기 위한 적절한 미세 환경 단서를 제공할 수 있습니다. 이 기사는 췌장 조직의 탈세포화, 췌장 조직 유래 dECM 바이오 잉크의 평가 및 생체 인쇄 기술을 사용하여 3D 췌장 조직 구성의 생성을위한 프로토콜을 설명합니다.
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세포외 세포외 매트릭스(dECM)는 엔지니어링된 구조에서 표적 조직의 고유 기능을 재량화하기 위한 적절한 미세 환경 단서를 제공할 수 있습니다. 이 기사는 췌장 조직의 탈세포화, 췌장 조직 유래 dECM 바이오 잉크의 평가 및 생체 인쇄 기술을 사용하여 3D 췌장 조직 구성의 생성을위한 프로토콜을 설명합니다.
췌도의 이식은 저혈당증 및 이차 합병증을 동반한 타입-1 당뇨병 때문에 손해를 입는 환자를 위한 유망한 처리입니다. 그러나, 섬 이식은 여전히 가난한 섬 생착 및 적대적인 환경으로 인해 이식 된 작은 섬의 낮은 생존가능성과 같은 몇 가지 제한사항이 있습니다. 또한, 인간 만능 줄기세포로부터 분화된 인슐린 생성 세포는 혈당 수준을 조절할 수 있는 충분한 호르몬을 분비하는 능력이 제한되어 있다; 따라서 적절한 미세 환경 단서로 세포를 배양하여 성숙을 개선하는 것이 매우 필요합니다. 이 기사에서는 췌도의 포도당 민감도를 증가시킬 수있는 유익한 미세 환경을 제공하기 위해 췌장 조직 유래 탈세포화 세포 질매트릭스 (pdECM) bioink를 준비하기위한 프로토콜을 설명하고 설명합니다. 3D 췌장 조직 생성 과정은 마이크로 압출 기반의 바이오 프린팅 기술을 사용하여 구성됩니다.
최근 췌도 이식은 제1형 당뇨병 환자에게 유망한 치료법으로 여겨지고 있다. 절차의 상대적 안전성과 최소 침습성은이 치료의 큰장점입니다 1. 그러나, 그것은 고립 된 섬과 면역 억제 약물의 부작용의 낮은 성공률과 같은 몇 가지 한계가 있다. 더욱이, 적대적인 환경으로 인해 이식 후 이식 후 이식된 작은 섬의 수는 꾸준히 감소한다2. 이러한 어려움을 극복하기 위해 알긴산, 콜라겐, 폴리(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) 또는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 같은 다양한 생체 적합성 물질이 췌도 이식에 적용되어 왔다.
3D 세포 프린팅 기술은 큰 잠재력과 높은 성능으로 인해 조직 공학에서 부상하고 있습니다. 말할 필요도 없이, bioinks는 인쇄된 조직 구조물에 있는 세포 프로세스의 개선을 가능하게 하는 적당한 미세 환경을 제공하고 가능하게 하기 위한 중요한 분대로 알려져 있습니다. 피브린, 알긴산 및 콜라겐과 같은 전단 숱이 많은 하이드로겔은 바이오잉크로 널리 사용됩니다. 그러나, 이들 물질은 네이티브 조직에서 세포외 매트릭스(ECM)에 비해 구조적, 화학적, 생물학적, 및 기계적 복잡성의 부족을 보여준다3. 섬과 ECM 사이의 상호 작용과 같은 미세 환경 큐는 섬의 기능을 향상시키기위한 중요한 신호입니다. 탈세포화된 ECM(dECM)은 콜라겐, 글리코사미노글리칸(GAGs) 및 당단백질을 포함한 다양한 ECM 성분의 조직 특이적 조성물을 재현할 수 있다. 예를 들어, 그들의 말초 적혈구(예를 들어, 타입 I, III, IV, V, 및 VI 콜라겐, 라미닌 및 섬유넥틴)를 유지하는 원발성 섬은 낮은 세포자멸 및 더 나은 인슐린 감수성을 나타내며, 따라서 조직 특이적 세포-매트릭스 상호작용이 원래 조직과 유사하게 기능하는 능력을 향상시키는 데 중요하다는 것을 나타낸다4.
이 논문에서, 우리는 췌장 췌도의 활동 과 기능을 증폭하기위한 유익한 미세 환경 단서를 제공하기 위해 췌장 조직 유래 탈세포 질성 세포 간 매트릭스 (pdECM) bioink를 준비하기위한 프로토콜을 해명하고, 마이크로 압출 기반의 생체 인쇄 기술을 사용하여 3D 췌장 조직 구조를 생성하는 과정을 수행합니다(그림 1).
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돼지 췌장 조직은 지역 도축장에서 수집되었다. 동물실험은 한국서울병원 동물보호위원회(IACUC)의 승인을 받았습니다.
1. 조직 탈세포화
2. 탈세포조직의 평가
참고: dsDNA, 글리코사미노글리칸(GAGs) 및 콜라겐의 잔류량을 네이티브 조직과 비교하여 탈세포화된 조직에서 평가하기 위해, 각각의 비세포화 조직(기본 조직) 및 탈세포화된 조직의 적어도 1g이 필요합니다. 일괄 평가. dsDNA, GAGs 및 콜라겐의 양은 조직의 건조 중량에 기초하여 계산될 수 있다.
3. 바이오 잉크 준비
참고: pdECM 분말은 적어도 1년 동안 -80°C에서 안정적으로 보관할 수 있다. pH 조정 전에, 소화된 pdECM 용액을 -20°C에서 1개월 동안 저장할 수 있다. 사용하기 전에, 밤새 4°C에서 냉동 pdECM 용액의 샘플을 해동한다. pH 조절 pdECM 용액은 최대 1주일 동안 4°C에서 보관할 수 있다. 소화된 pdECM 용액은 적어도 며칠 동안 4°C에서 보관될 수 있으나 1주를 초과해서는 안 된다.
4. 유변학 분석
5. 췌도를 사용하여 췌장 조직 구조의 3D 세포 인쇄
6. 패턴 구조의 췌장 구조의 3D 세포 인쇄
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췌장 조직의 세포화
우리는 3D 생체 인쇄 조직 구조에서 췌도의 기능을 향상시키기위한 췌장 조직 특이적 미세 환경을 제공하기 위해 pdECM bioink를 준비하는 과정을 개발했습니다(그림 2A). 탈세포화 과정 후, dsDNA의 97.3%가 제거되었고 콜라겐 및 GAGs와 같은 대표적인 ECM 성분은 각각 원어민 췌장 조직에 비해 1278.1% 및 96.9%로 유지되었다(도2B).
바이오잉크 제제
프린팅 공정에 pdECM을 적용하기 위해, pdECM 분말을 펩신으로 약한 산으로 용해시키고 10 M NaOH 용액을 사용하여 중화...
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이 프로토콜은 pdECM 바이오 잉크의 개발및 3D 세포 인쇄 기술을 사용하여 3D 췌장 조직 구성의 제조를 설명했다. 3D 엔지니어링 조직 구성에서 표적 조직의 미세 환경을 재환기시키기 위해 bioink의 선택은 매우 중요합니다. 이전 연구에서, 우리는 조직 특이적 dECM 바이오잉크가 줄기세포 분화 및 증식을 촉진하는 데 유익하다는 것을검증했다 10. 합성 중합체에 비해, dECM은 조직 특이적 조성물 및아키텍처(11)때문에 세포 유리한 환경으로서 작용할 수 있다. 따라서, 탈세포화 과정은 dECM에서 주요 성분의 높은 체류를 진지하게 고려되어야 한다.
췌장 조직의 탈세포화를 위한 상이한 세제의 선택은 잔류 ECM성분(12)을변화시다. 탈세포화 과정에서, 우리는 나트륨 도데실 황산염 (SDS)의 사용이 ECM 단백질(...
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이 연구는 한국 정부(MSIT)(2017M3A9C6032067)와 "ICT 융합 창의프로그램"(IITP-2019-2011-1-00783)의 지원을 받아 국립연구재단(NRF)의 바이오 및 의료기술 개발 프로그램을 지원받았습니다. IITP(정보통신기술기획평가연구원)의 감독을 받고 있습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 생물 안전 작업대 | CRYSTE | PURICUBE 1200 | |
| Deep Freezer | Thermo Scientific Forma | 957 | |
| 디지털 오비탈 쉐이커 | DAIHAN Scientific | DH. | |
| 건조 오븐 | DAIHAN Scientific | WON-155 | |
| 동결 건조기 | LABCONCO | 7670540 | |
| 냉장고 | SANSUNG | CRFD-1141 | |
| 강판 | ABM | 1415605793 | |
| 도립 현미경 | Leica | DMi1 | |
| 마이크로 원심분리기 | CRYSTE | PURISPIN 17R | |
| 마이크로플레이트 리더 | Thermo Fisher Scientific | Multiskan GO | |
| Mini 원심분리기 | DAIHAN Scientific | CF-5 | |
| 다중 핫플레이트 교반기 | DAIHAN Scientific | SMHS-6 | |
| 나노드롭 | Thermo Fisher Scientific | ND-LITE-PR | |
| pH 탁상용 측정기 | Thermo Fisher Scientific | STARA2110 | |
| 레오미터 | TA Instrument | Discovery HR-2 | |
| Vortex Mixer | DAIHAN Scientific | VM-10 | |
| Cirurgical Instruments | |||
| Operating Scissors | Hirose | HC.13-122 | |
| Forcep | Korea Ace Scientific | HC.203-30 | |
| Materials | |||
| 1.7mL 마이크로 원심분리기 튜브 | Axygen | MCT-175-C | |
| 10ml 유리 바이알 | Scilab | SL. VI1243 | |
| 40 &마이크로; m 셀 스트레이너 | Falcon | 352340 | |
| 5L 비커 | 동성 과학 | SDS 2400 | |
| 50mL cornical tube | Falcon | 352070 | |
| 500mL 비커 | 한국 에이스 사이언티픽 | KA.23-08 | |
| 500mL 보틀탑 진공 필터 | Corning | 431118 | |
| 500mL 플라스틱 용기 | LOCK& LOCK | INL301 | |
| 96웰 플레이트 | 팔콘 | 353072 | |
| 알루미늄 호일 | 대교 | ||
| 김와이프 Kimtech | |||
| 마그네틱 바 | 한국 에이스 사이언티픽 | BA.37110-0003 | |
| 박격포 및 유봉 | DAIHAN Scientific | SC. MG100 | |
| 멀티 채널 피펫터 | Eppendorf | 4982000314 | |
| Petri Dish | SPL | 10100 | |
| pH 지시자 스트립 | Sigma-Aldrich | 1095350001 | |
| 체 필터 메쉬 | DAIHAN Scientific | ||
| Decellularization | |||
| 10x pbs | Hyclone | SH30258.01 | |
| 4.7% 과아세트산 | 오메가팜 | ||
| 70% 에탄올 | SAMCHUN CHEMICALS | E0220 SAM | |
| 증류수 | |||
| IPA | SAMCHUN CHEMICALS | 삼춘 I0348 | |
| Triton-X 100 | Biosesang | T1020 | |
| Biochemical assay | |||
| 1,9-디메틸-메틸렌 블루 아연 클로라이드 이중 염 | 시그마-알드리치 | 341088 | |
| 10 N NaOH | Biosesang | S2018 | |
| 클로라민 T | 시그마-알드리치 | 857319 | |
| 콘드로이틴 설페이트 A | 시그마-알드리치 | C4384 | |
| 구연산 | Supelco | 46933 | |
| 시스테인-HCl | , 시그마-알드리치 | C1276 | |
| 빙초산 | 메록 | 100063 | |
| 글리신 | 시그마-알드리치 | , 410225 | |
| HCl | , 시그마-알드리치 | H1758 | |
| Na2-EDTA | , 시그마-알드리치 | E5134 | |
| NaCl | 삼춘화학제품 | , S2097 | |
| 파파인 | 시그마-알드리치 | p4762 | |
| P-DAB | 시그마-알드리치 | D2004 | |
| 과염소산 | 시그마-알드리치 | 311421 | |
| 아세트산나트륨 | 시그마-알드리치 | S5636 | |
| 수산화나트륨 | 수펠코 | SX0607N | |
| 인산나트륨(일염기성) | 시그마-알드리치 | RDD007 | |
| 톨루엔 | Sigma-Aldrich | 244511 | |
| Bioink | |||
| Charicterized FBS | Hyclone | SH30084.03 | |
| 페니실린-스트렙토마이신 | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | |
| Pepsin | Sigma-Aldrich | P7215 | |
| 로즈 벵골 | Sigma-Aldrich | 198250 | |
| RPMI-1640 매체 | Thermo Fisher Scientific | 11875093 | |
| Trypan Blue 솔루션 | Sigma-Aldrich | T8154 |
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