January 1st, 2018
이 프로토콜의 목표 decellularize 알려줍니다 마우스 cochleae 조직 공학 응용 프로그램에 대 한 공중 발판으로 이용 하는 효과적인 방법 설명 하는 것입니다.
이 절차의 전반적인 목표는 내이 조직 공학 응용 분야에 골격을 사용하기 위해 마우스 달팽이관을 탈세포화하고 석회질을 제거하는 효과적인 방법을 보여주는 것입니다. 이 방법은 3D 달팽이관 및 세포외 기질의 다양한 구성 요소가 줄기세포 분화에 어떤 영향을 미치는지와 같은 청각 및 조직 공학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 연구자가 세포가 달팽이관의 세포 외 기질과 직접 상호 작용하여 감각 상피를 형성하는 방법을 연구할 수
있다는 것입니다.이 방법의 시각적 시연은 측두골 격리 및 세포 증식 장치가 텍스트 설명만으로는 올바르게 시각화하기 어려울 수 있으므로 매우 중요합니다. 이 절차를 시작하려면 날카로운 수술용 가위를 사용하여 시상면의 두개골을 이등분합니다. 다음으로 두개골에서 뇌 조직을 제거합니다.
그런 다음 두개골 내부와 외이도 외부에 있는 청각 및 전정 신경근의 존재를 통해 측두골을 식별합니다. 두개골을 조심스럽게 잘라 두개골의 나머지 부분과 측두골을 분리하십시오. 그런 다음 가는 집게를 외이도 입구에 약 5mm 정도 삽입하여 끝이 달팽이관에 구멍을 뚫을 위험이
없도록 합니다.올가미뼈를 부드럽게 부러뜨려 골절시킨다. 가는 집게를 사용하여 측두골에서 볼라의 나머지 부분을 들어 올려 달팽이관의 뼈 미로를 드러냅니다. 그런 다음 달팽이관의 타원형 및 둥근 창이 위를 향하도록 PBS에 측두골을 담그십시오.
매우 미세한 집게를 사용하여 등골을 통과하는 등골 동맥을 제거합니다. 그런 다음 동맥이 통과하는 등골 아치를 통해 초미세 집게의 한쪽 끝을 삽입하고 등골을 섬세하게 위로 들어 올립니다. 그런 다음 타원형과 둥근 창문에 구멍을 뚫습니다.
그런 다음 PBS로 채워진 28.5 게이지 주사기에 연결된 튜브를 타원형 창 위에 놓습니다. 10% 항생제-산소진균과 10% 페니실린-스트렙토마이신을 PBS에 2mm씩 5분 동안 주입하여 주림프를 제거합니다. 그런 다음 남아 있는 근육 조직과 뼈 조각을 제거하고 버립니다.
탈세포화의 경우, 전사 피펫을 사용하여 달팽이관을 피펫 안으로 부드럽게 당겨 달팽이관이 절단된 가장자리를 몇 밀리미터 정도 통과하도록 합니다. 다음으로, 달팽이관을 1%SDS 용액이 채워진 섬광 바이알로 배출합니다. 전사 피펫을 사용하여 섬광 바이알의 달팽이관을 통해 탈이온수에 1%SDS 2ml를 순환시킵니다.
섬광 바이알을 회전자에 넣고 실온에서 10시간 동안 72RPM으로 회전시킵니다. 72시간 동안 24시간마다 1%SDS 새 용액으로 교체하고 용액 교체 중에 달팽이관이 공기에 노출되지 않도록 주의하십시오. 그 후, 같은 섬광 바이알에 DI 워터로 각각 30분씩 달팽이관을 세 번 씻습니다.
이 단계에서 달팽이관은 탈세포화되어야 합니다. 석회질 제거를 위해 섬광 바이알에서 남아 있는 DI 물을 달팽이관이 물에 잠길 수 있을 만큼만 남겨둡니다. 석회질 제거를 시작하려면 달팽이관이 들어 있는 섬광 바이알에 10%EDTA 및 DI 워터 5ml를 추가합니다.
전사 피펫을 사용하여 섬광 바이알의 달팽이관을 통해 탈이온수에 2ml의 10%EDTA를 순환시킵니다. 섬광 바이알을 로테이터에 다시 놓고 섬광 바이알을 실온에서 10시간 동안 72RPM으로 회전시킵니다. 72시간 동안 24시간마다 10%EDTA 솔루션을 변경합니다.
용액을 변경할 때 달팽이관이 공기에 노출되지 않도록 주의하십시오. 그런 다음 PBS로 달팽이관을 2시간씩 세 번 헹굽니다. 이 단계에서 달팽이관은 석회질을 제거해야 합니다.
세포를 주입하기 전에 탈cellurized 및 석회화된 달팽이관을 5% 이산화탄소, 섭씨 37도의 세포 배양 incubator에서 최소 1시간 동안 배양하는 것으로 시작합니다. 달팽이관을 풍성하게 만들려면 다음으로 달팽이관이 건조해지는 것을 방지하기 위해 각 달팽이관에 MSCGM 한 방울을 떨어뜨립니다. 전사 피펫을 사용하여 새 24웰 플레이트로 옮깁니다.
초미세 집게를 사용하여 달팽이관의 방향을 섬세하게 조정하여 타원형 창과 둥근 창이 위를 향하도록 합니다. 그런 다음 튜브가 연결된 멸균 28.5 게이지 인슐린 주사기를 사용하여 다시 부유된 Human Wharton의 젤리 세포 0.2ml를 추출합니다. 그런 다음 멸균된 미세한 집게를 사용하여 타원형 창 위에 튜브를 배치합니다.
5분에 걸쳐 0.2ml의 휴먼 와튼(Human Wharton) 젤리 세포를 다시 부유시켜 달팽이관에 섬세하고 천천히 주입합니다. 이 풍성한 단계가 중요합니다. 달팽이관을 통한 체액의 성공적인 공급은 이 프로토콜의 결과에 큰 영향을 미칩니다.
충분히 섭취한 후 달팽이관이 들어 있는 웰에 섭씨 37도의 예열 MSCGM 0.8ml를 첨가하여 총 부피를 1ml로 만듭니다. 각 달팽이관에 대해 절차를 반복합니다. 매번 새 주사기와 튜브를 사용합니다.
팽창된 달팽이관을 섭씨 37도의 세포 배양 인큐베이터에 넣고 일주일에 세 번 배지를 교체합니다. 여기에 표시된 것은 주입된 세포가 없는 마우스 달팽이관의 성공적인 탈세포화 및 석회화입니다. 전반적으로 달팽이관 해부학적 구조에는 얼룩이 남지 않은 빈 공간이 보존
되어 있습니다.다음은 달팽이관 골격에서 Human Wharton's jelly cell을 성공적으로 배양한 대표적인 결과입니다. 달팽이관 전체와 바깥쪽 뼈 표면에서 풍부한 dappy staining이 관찰됩니다. 개별 전환을 자세히 살펴보면 탈세포화 및 석회질 제거 후에도 미세한 달팽이관 구조가 보존되고 주입된 세포가 천연 달팽이관 세포 외 기질에 부착되어 있거나 상호 작용한다는 것을 알 수 있습니다.
후속 세포 배양에서의 탈세포화도 H&E 염색을 사용하여 조사했습니다. 탈세포화된 달팽이관은 천연 달팽이관의 세포를 전혀 포함하지 않았지만 세포 외 기질이 남아 있기 때문에 코르티 기관의 해부학적 구조의 대부분을 유지하고 있습니다. 배양된 세포에 주입된 것은 피질 기관을 통해 관찰될 수 있으며, 탈세포화된 세포 외 기질과 상호 작용합니다.
일단숙달되면, 달팽이관이 이미 준비되고 필요한 도구가 적절하게 배치된 경우 탈세포화된 달팽이관으로 세포가 풍부해지는 데 약 10-15분이 소요될 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 달팽이관은 깨지기 쉬우므로 주의해서 다루는 것이 중요합니다. 달팽이관에 공기가 유입되는 것을 피하는 것도 중요한데, 이는 달팽이관이 풍성하게 나오는 동안 기포가 체액의 흐름을 차단하기 때문입니다.
이 일반적인 절차는 다른 종의 달팽이관에 적용할 수 있으며 다양한 세포 유형도 주입할 수 있습니다. 구체적인 탈세포화 및 석회질 제거 시간은 다를 수 있지만 기본 개념은 동일하게 유지됩니다. 미네소타 대학의 피터 산티(Peter Santi) 박사는 처음에 이 프로토콜에 맞게 수정한 탈세포화 기술을 개발했습니다.
우리는 달팽이관 골격에서 우리의 기술과 세포 배양을 다른 조직 엔지니어가 사용할 수 있기를 희망합니다. 이 비디오를 시청한 후에는 배양 실험에 사용하기 위해 세포를 주입하기 전에 측두골을 성공적으로 분리, 탈세포화 및 석회화하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
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이 프로토콜은 조직 공학 응용을 위한 마우스 달팽이관의 탈세포화 및 탈석회화 방법을 효과적으로 시연합니다. 이 기술은 연구자들이 세포와 달팽이관 세포외 기질 간의 상호작용을 연구할 수 있게 해주며, 이는 감각 상피 형성을 이해하는 데 매우 중요합니다.
This protocol enables biopharma R&D teams to generate physiologically relevant cochlear scaffolds for studying stem cell interactions with native extracellular matrix, supporting target validation in auditory regenerative medicine. By preserving extracellular matrix architecture while removing cellular components, the method provides a defined system to de-risk mechanistic hypotheses about matrix-mediated cell behavior in inner ear tissue engineering. The approach supports preclinical model development for hearing loss therapeutics by allowing controlled evaluation of cell-scaffold dynamics in a 3D disease-relevant system.
The method integrates into the discovery continuum by providing extracellular matrix scaffolds post-isolation, enabling hypothesis testing in lead identification stages before preclinical efficacy testing.