Dit is een methode om een 3-dimensionale celcultuur scaffold aan pulmonale extracellulaire matrix te creëren. Intact long verwerkt tot hydrogelen die de groei van cellen in drie dimensies kan ondersteunen.
Methodenartikel
Dit is een methode om een 3-dimensionale celcultuur scaffold aan pulmonale extracellulaire matrix te creëren. Intact long verwerkt tot hydrogelen die de groei van cellen in drie dimensies kan ondersteunen.
Hier presenteren we een methode voor het vaststellen van meervoudige component celkweek hydrogels voor in vitro long celkweek. Beginnend met gezonde en bloc longweefsel van varkens, rat of muis, wordt het weefsel perfusie en ondergedompeld in daaropvolgende chemische reinigingsmiddelen om de celresten te verwijderen. Histologische vergelijking van het weefsel voor en na verwerking bevestigt verwijdering van meer dan 95% van dubbelstrengs DNA en alfa- galactosidase kleuring zien dat de meerderheid van cellulaire afval wordt verwijderd. Na decellularisatie, het weefsel gevriesdroogde en vervolgens cryomilled tot een poeder. De matrix poeder wordt gedigereerd gedurende 48 uur in een zure pepsine oplossing en daarna geneutraliseerd tot de pre-gel te vormen. Gelering van het pre-gel oplossing kan worden geïnduceerd door incubatie bij 37 ° C en kan worden gebruikt direct na neutralisatie of maximaal twee weken opgeslagen bij 4 ° C. Coatings kunnen worden gevormd met de pre-gel oplossing op niet-behandelde dienblad cell attachment. Cellen kunnen worden gesuspendeerd in de pre-gel voorafgaand aan zelfassemblage een 3D cultuur bereiken, uitgeplaat op het oppervlak van een gel gevormd waarvan de cellen kunnen migreren door het schavot, of bedekt op de bekledingen. Wijzigingen in de strategie gepresenteerd van invloed kan zijn geleringstemperatuur, kracht, of eiwit fragment maten. Beyond hydrogel formatie, kan de hydrogel stijfheid verhoogd door toepassing genipin.
Het vertalen van in vitro resultaten naar de klinische praktijk is een van de meest uitdagende problemen waarmee biomedische onderzoekers worden geconfronteerd. In vitro onderzoek op weefselkweekplastic is eenvoudiger, handiger en behoudt een hoge cellevensvatbaarheid.1 Deze aanpak is een redelijke start, maar de resultaten hebben een beperkte klinische toepasbaarheid. Steeds vaker gebruiken laboratoria driedimensionale constructies om de traditionele tweedimensionale methoden te vervangen. Er zijn reviews beschikbaar voor vele driedimensionale omgevingen, van biologische skeletten tot polymeerskeletten.2,3
Biologische structuren kunnen kenmerken van in vivo omgevingen nabootsen omdat ze veel van de eiwit- en glycosaminoglycaancomponenten van de natuurlijke matrix bevatten en bekende bindingsplaatsen bieden waaraan cellen zich kunnen hechten en herkennen. Het is aangetoond dat materialen afgeleid van de extracellulaire matrix (ECM) in staat zijn om skeletten te vormen voor celhechting en -proliferatie.4 Een uitdaging die de toepassing van ECM-hydrogelplatforms beperkt, komt voort uit hun inherent zwakke mechanische eigenschappen na gelering. Natuurlijk weefsel heeft vaak mechanische eigenschappen die veel hoger zijn dan die van hydrogels. Niet-toxische verknopingsmiddelen kunnen de mechanische eigenschappen van hydrogels verhogen om de natuurlijke weefselomgeving beter te nabootsen. Genipine is een niet-toxisch, natuurlijk verknopingsmiddel afgeleid van Gardenia-planten met de mogelijkheid om de mechanische eigenschappen van ECM nauwgezet aan te passen door veranderingen in de genipineconcentratie5,6.
Bijna alle cellen in het lichaam bestaan in en organiseren zich op ECM dat ze zelf produceren of onderhouden. Nieuwe aandacht voor de universele betekenis van ECM in de organisatie, toestand en functie in elk orgaan of systeem heeft geleid tot de productie van matrixgebaseerde platformen voor in vitro onderzoek. Varkenssubmucosa van de dunne darm is het meest uitgebreid bestudeerde natuurlijk afgeleide skelet en het is gebruikt om pezen, ligamenten, skeletspieren4 en zelfs bot7 te regenereren. Matrices uit andere organen en donordiersoorten hebben ook goed weefselregeneratiepotentieel aangetoond. Het gebruik van vreemde ECM-componenten veroorzaakt minimale problemen met immunomodulatie. Na eliminatie van hostcellulaire materie zal het resterende ECM qua aminozuurgehalte en organisatie vergelijkbaar zijn met die van alle andere zoogdiersoorten8. Er is een groeiende denkwijze dat de beste manier om cel-ECM-interacties in vitro te onderzoeken, is door orgaanspecifieke ECM-skeletten te gebruiken. Elk orgaan biedt een unieke samenstelling van eiwitten en proteoglycanen om cellulaire niches te creëren. Niches zorgen voor structurele, functionele en zelfs enzymatische afbraak van de extracellulaire matrix die bijdraagt aan biofysische signalering. Om een in vitro micro-omgeving te verkrijgen die het meest lijkt op de in vivo micro-omgeving, zou het gebruik van weefselspecifiek ECM de cellulaire niches voor onderzoek optimaliseren.
Het doel van dit protocol is om een methode te bieden voor het opzetten van een hydrogelskelet uniek voor de long-ECM. Deze methode biedt een platform voor in vitro onderzoek naar longcel-ECM-interacties.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Oplossing | steriele Filter | Routebeschrijving |
| DIH 2 O | Ja | DIH 2 O; steriel gefiltreerd |
| 0,1% Triton X-100 oplossing | Ja | Onder zuurkast voeg 100 ul Triton-X 100 Oplossing voor 100 ml Dih 2 O en schud totdat het is opgelost; steriel filter. |
| 2% deoxycholaat oplossing | Ja | Onder zuurkast voeg 2 g natriumdeoxycholaat oplossing per 100 ml Dih 2 O en schud totdat het is opgelost; steriel filter |
| 1 M NaCl | Ja | Voeg 58,44 g NaCl tot 1 L van Dih 2 O; schud totdat het is opgelost; steriel filter |
| DNase oplossing | Ja | Voeg 12.000eenheden DNase 1 L Dih 2 O; Voeg 0,156 g MgSO4 (Watervrij), en 0,222 g CaCl2; schud totdat het is opgelost; steriel filter |
| PBS | Ja | Combineer 27,2 g Na 2 HPO 4 · 7H 2 O (heptahydraat), 80 g NaCl en 2 g KCl met 10 L Dih 2 O; schud totdat het is opgelost; pH instellen op 7,4; steriel filter |
Tabel 1: oplossingen die nodig zijn voor Tissue Decellularisatie. Maak de bovenstaande oplossingen voor de cellen ontdoen proces. Bewaren bij 4 ° C. Ongeveer 2,5 L is nodig voor een varken long.
1. Hydrogel Formation
2. Cross-linking Hydrogels om mechanische sterkte te verbeteren
3. Cultuur van de Cel met Microporeuze Gel
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Met deze methode, hebben we hydrogelen van normaal varken, rat, en muis longen (figuur 1) verkregen. Verwerkte longen geven respectievelijk een geschatte 5 mg, 40 mg en 10 g ECM poeder. Een overzicht van de werkwijze is weergegeven in figuur 2. Key visualisaties tijdens het proces zijn onder meer: wit uiterlijk van de longen na het spoelen deoxycholaat; na de vorming Pregel dient de oplossing ondoorzichtig en de oplossing moet homogeen weergegeven voor...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een van de integrale aspecten van de biologie is de zelforganisatie van moleculen in hiërarchische structuren die een specifieke taak uit te voeren. 13 In het laboratorium zelfassemblage afhankelijk van talrijke factoren zoals zoutconcentratie, pH en duur spijsvertering. Zoals getoond zelforganiserend hydrogel vormen wanneer opgeloste eiwitten weer een fysiologische temperatuur. De gevormde hydrogel kan bevorderen cellulaire hechting en proliferatie in vitro.
Cellulaire r...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
We willen graag Smithfield boerderijen bedanken voor het doneren van het intacte varkens longweefsel. We willen ook graag bedanken Dr. Hu Yang, Dr. Christina Tang en de afdeling Heelkunde VCU Plastic voor het mogelijk maken om hun apparatuur te gebruiken. Hydrogel en weefselmonsters werden voorbereid voor SEM bij de VCU Afdeling Anatomie en Neurobiologie Microscopy Facility ondersteund, voor een deel, door de financiering van NIH-NINDS Center Core Grant 5 P30 NS047463 en, gedeeltelijk, door de financiering vorm NIH-NCI Cancer Center Ondersteuning Grant P30 CA016059. SEM beeldvorming van monsters bij de VCU Nanotechnologie Core karakterisering Facility (NCC). Dit werk werd gefinancierd door de National Science Foundation, CMMI 1.351.162.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Triton X-100 | Fisher Scientific | BP151-100 | Gebruik in afzuigkap met oogbescherming en handschoenen. |
| Sodium Deoxycholate | Sigma-Aldrich | D6750-100g | Gebruik in kap met oogbescherming en handschoenen. |
| Magnesium Sulfate | Sigma-Aldrich | M7506-500g | Geen |
| Calcium Chloride | Sigma-Aldrich | C1016-500g | Geen |
| DNase | Sigma-Aldrich | D5025-150KU | Geen |
| HCl | Sigma-Aldrich | 258148-500ML | Gebruik met oogbescherming en handschoenen. |
| Pepsin | Sigma-Aldrich | P6887-5G | Gebruik in afzuigkap met oogbescherming en handschoenen. |
| Sodium Hydroxide | Fisher Scientific | BP359-500 | Gebruik met oogbescherming en handschoenen. |
| Genipin | Wako Chemicals | 078-03021 | Gebruik in afzuigkap met oogbescherming en handschoenen. |
| PBS 10x | Quality Biological | 119-069-151 | Geen |
| PBS | VWR | 45000-448 | Geen |
| Filter Paper | Whatman | 8519 | N/A |
| Hand pump | Fisher Scientific | 10-239-1 | N/A |
| Graduate Beaker | VitLab | 445941 | N/A |
| Cryomill | SPEX | 6700 | Gebruik cryohandschoenen en oogbescherming. |
| Lyophilizer | FTS FlexiDry | Gebruik handschoenen. | |
| Rheometer | Discovery | HR-2 | Gebruik handschoenen en oogbescherming. |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen