$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Een overzicht van het proces om ELT's te genereren - bestaande uit longslicing, slice clipping en decellularization, en scaffold repopulatie - is weergegeven in figuur 3. De HIER GEPRESENTEERDE ELTs werden gekweekt met behulp van primaire microvasculaire endotheelcellen van rattenlongen (zie Materiaaltabel), neonatale ratten-AEC2's en lipofibroblast-verrijkte neonatale rattenlongfibroblasten36. AEC2's werden vers geïsoleerd via magnetische op kralen gebaseerde sortering zoals eerder beschreven37; alternatieve isolatieprotocollen zijn gedetailleerd en elders besproken 38,39,40. De zuiverheid van geïsoleerde AEC2's bij ratten kan worden beoordeeld via flowcytometrie voor ratspecifieke AEC2-oppervlaktemarker RTII-7041, of via kleuring van een cytocentrifugeerd celmonster voor RTII-70 of pro-oppervlakteactieve eiwit C (pSPC). Rattenlongfibroblasten werden geïsoleerd van postnatale dag 7-9 rattenpups volgens een aanpassing van een gepubliceerd protocol42 en gebruikt bij passage 1-2; alternatieve isolatieprotocollen zijn elders beschreven 43,44. De zuiverheid van geïsoleerde fibroblasten kan worden beoordeeld via kleuring van gekweekte of cytocentrifuged cellen voor mesenchymale marker vimentine, en lipofibroblastverrijking kan worden beoordeeld via kleuring voor Oil Red O45.
Wanneer het longweefsel gelijkmatig wordt opgeblazen met agarose en weefselstukken strategisch zijn geselecteerd en georiënteerd voor het snijden om het totale en parenchymale weefseloppervlak te maximaliseren, kan één rattenlong weefsel opleveren voor >100 alveolaire ELTs. Stroken PCLS vertonen voldoende mechanische integriteit om in weefselcassettes te worden geknipt met weinig (<5%) gevallen van scheuren (figuur 3B).
Het protocol voor het decellulariseren van longplakken is nauw gebaseerd op ons eerder gepubliceerde hele longdecellularisatieprotocol, waarvan door kwantitatieve proteomics werd aangetoond dat het veel ECM-componenten behoudt op niveaus die niet significant verschillen van die in de inheemse long22. Gedecellulariseerde plaksteigers behouden de inheemse architectuur van de longblaasjes, zoals gezien door hematoxyline en eosine (H &E) kleuring (figuur 4A, B) en door fasecontrastmicroscopie (figuur 4C). We sluiten meestal steigers uit met grote luchtwegen of bloedvaten (figuur 4D) of scheuren, hoewel de eerste kunnen worden opgenomen als ze van belang zijn voor de onderzoeker. Decellularisatie leidt tot een vermindering van het WEEFSEL-DNA-gehalte met 96%, gemeten door een test voor dubbelstrengs DNA (zie Materiaaltabel; 0,50 μg/mg ± 0,073 μg/mg vs 0,018 μg/mg ± 0,0035 μg/mg in respectievelijk inheems versus gedecellulariseerd weefsel, gemiddelde ± SEM) (Figuur 5A), zonder DNA zichtbaar door hematoxylinekleuring (figuur 4B). Histologische en immunofluorescente kleuring van gedecellulariseerde steigers onthult onderhoud van ECM-eiwitten collageen, elastine, collageen IV en laminine met architectuur en hoeveelheid vergelijkbaar met die in inheemse longplakken (figuur 5B-E). Merk op dat de kernen van inheemse weefsels blauw / zwart kleuren met trichoom (voor collageen) en EVG (voor elastine) vlekken. Immunofluorescente kleuring werd uitgevoerd zoals eerder beschreven, met behulp van standaardmethoden voor het kleuren van weefsels37. De gebruikte antilichamen en hun respectieve concentraties zijn vermeld in tabel 4.
Succesvolle herbevolking van steigers leidt na 7 dagen tot zeer cellulaire ELT's, met een alveolair-achtig herbevolkingspatroon zichtbaar door lichtmicroscopie (figuur 6A-C). In sommige gevallen, met een zeer hoge cellulariteit, kunnen organoïde-type structuren zichtbaar zijn (figuur 6A,B). Mislukte weefselzaaiing kan worden gevisualiseerd door fasecontrastmicroscopie tijdens het kweken (figuur 6C). Na het kweken van weefselsteigers met AEC2's, fibroblasten en endotheelcellen, worden ELTs dicht herbevolkt met alveolaire structuren die alle drie de cellijnlijnen omvatten (figuur 6D, E). Op dag 7 of 8 behouden AEC2's een kubusvormige morfologie en drukken ze oppervlakteactieve eiwitten-B (SPB) en lamellair lichaamseiwit ABCA3 uit, zonder bewijs van significante differentiatie naar AEC1's (figuur 6E, F). AEC2's zijn zeer proliferatief in ELTs, zoals aangetoond door 5-ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU) incorporatie na een puls van 2 uur bij 10 μM (figuur 6G).

Figuur 1: Schematische weergave van het perfusiesysteem voor longextractie en -clearing. (A) Het perfusiesysteem bestaat uit een door de zwaartekracht aangedreven ledemaat, gebruikt voor de initiële cannulatie van de longslagader onder stroming; en een pompaangedreven ledemaat, gebruikt om de longen efficiënt te reinigen na de eerste cannulatie. De pompleiding bevat een "pulsdemper" die de pieken in druk veroorzaakt door de pomp dempt. Het ontwerp van de tracheale en pulmonale arteriële canules is links gedetailleerd. SNP = natrium nitroprusside. (B) Details van de assemblage van de pulsdemper. BPT en siliconen verwijzen naar soorten slangen. (C) Posities van tracheale en pulmonale arteriële canules geplaatst tijdens longextractie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Cultuurtijdlijn voor tri-lineage recellularisatie. Voorgestelde tijdlijn voor tri-lineage ELT-zaaien en -cultuur, inclusief timing van tweefasig zaaien. Celnummers voor het zaaien en kweekmedium voor elke fase worden aangegeven. Zie de details van de cultuurmedia in tabel 3. AEC2 = alveolaire epitheliale type 2 cel. EC = endotheelcel. FB = fibroblast. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Schematische samenstelling van de voorbereiding van het longweefsel. (A) Inheems longweefsel wordt in plakjes gesneden met behulp van een vibratoom. (B) Nauwkeurig gesneden longplakken worden gesneden in gestandaardiseerde stroken van 3 mm breed, geknipt in polytetrafluorethyleen (PTFE) weefselkweekcassettes en detergent-gedecellulariseerd om acellulaire extracellulaire matrixsteigers te verkrijgen. (C) Steigers worden opnieuw ingezaaid in gespecialiseerde zaaibaden die het zaaigebied beperken tot het gebied van het weefsel en vervolgens gekweekt in een standaard putplaat. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Structuur van gedecelluliseerde longsteigers. H&E-kleuring van inheemse (A) en gedecellulariseerde (B) longplakken met behoud van alveolaire architectuur na decellularisatie. (C,D) Voorbeelden van gedecelluliseerde ECM-steigers bekeken bij 5x vergroting door fasecontrastmicroscopie, voornamelijk bestaande uit alveolair weefsel (C) of met grote vertakkende luchtwegen en bloedvaten (D, zwarte en rode pijlpunten). Schaalstaven, 50 μm (A,B); 500 μm (C,D). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: DNA-verwijdering en matrixconservering in gedecellulariseerde longsteigers. (A) Kwantificering van DNA in inheemse en gedecellulariseerde longplakken (gemiddelde ± SEM, n = 5). Welch's t test, **P < 0,01. Decell = gedecellulariseerd. (B,C) Histologische kleuring van inheemse en gedecellulariseerde longplakken voor collageen (B) en elastine (C). Pijlpunten, elastine bewaard in alveolaire ingangsringen van gedecelluliseerd weefsel. (D,E) Immunofluorescente kleuring van inheemse en gedecellulariseerde longplakken voor collageen IV (D) en laminine (E). Schaalbalken, 50 μm. In alle deelvensters schetsen gestippelde vakken het afbeeldingsgebied dat in elk deelvenster rechts wordt vergroot. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: Cellulaire herbevolking van gemanipuleerde longweefsels. (A-C) Voorbeelden van gerecellulariseerde ELT's op dag 7 van de kweek, zoals gevisualiseerd tijdens kweek door fasecontrastmicroscopie. Het recellularisatiepatroon weerspiegelt de alveolaire structuur van het weefsel. In sommige gebieden met een hoge cellulariteit kunnen organoïde-achtige structuren zich vormen (pijlpunten). (A) en (B) vertegenwoordigen succesvolle celherbevolking, terwijl (C) een slecht niveau van recellularisatie vertegenwoordigt na 7 dagen cultuur. (D-G) Kleuring van gerecelluliseerde ELT's op dag 7 of 8 van de cultuur. (D) H&E-kleuring die cellulaire herbevolking van de alveolaire septa laat zien. (E) Immunofluorescente kleuringsetiketten getransplanteerde proCollagenIα1+ fibroblasten, ABCA3+ AEC2's en CD31+ endotheelcellen. (F) Weefsels bevatten overvloedige SPB+ AEC2's, maar weinig RTI-40 (podoplanine)+ AEC1's onder deze omstandigheden. (G) Veel AEC2's vermenigvuldigen zich in ELTs, zoals gemeten door EdU-integratie. Schaalstaven, 500 μm (A-C); 25 μm (D-G). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Tabel 1: Decellularisatie oplossingen. Voorbereidingsdetails voor decellularisatieoplossingen. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 2: Decellularisatieprotocol. Details van het protocol voor het decellulariseren van longplakken. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 3: Cultuurmedia. Voorbereidingsdetails voor endotheel- en AEC2-groeimedia. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Tabel 4: Antilichamen die worden gebruikt voor immunostaining. Details van antilichamen en hun concentraties die worden gebruikt voor immunostaining. Klik hier om deze tabel te downloaden.
Aanvullend dossier 1: Ontwerp voor het lasersnijden van weefselkweekcassetteframes. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend dossier 2: Ontwerp voor het lasersnijden van weefselkweekcassetteclips. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend dossier 3: Ontwerp voor het lasersnijden van weefselkweekcassettetabs. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend dossier 4: CAD-bestand voor het zaaien van badschimmelbasis. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullend dossier 5: CAD-bestand voor het zaaien van badvormring. Klik hier om dit bestand te downloaden.