De BAL's vertegenwoordigen een effectieve aanpak voor de behandeling van leverziekte in het eindstadium, met name in gevallen waarin levertransplantatie wordt belemmerd door het huidige tekort aan donororganen6. Een veelbelovende optie voor het maken van BAL's is het gebruik van DLM, dat de natuurlijke ECM en vasculaire structuur van de natuurlijke lever behoudt. De schaarste aan humane DLM en de potentiële risico's van infectie en immunogeniciteit geassocieerd met DLM bij dieren vormen echter aanzienlijke beperkingen. Om deze uitdaging aan te gaan, stellen we een nieuwe strategie voor waarbij een gedecellulariseerde miltmatrix (DSM) wordt gebruikt als een alternatieve steiger voor BAL's 8,9,10,11. Milten zijn gemakkelijker toegankelijk in verschillende klinische scenario's en vertonen vergelijkbare kenmerken als levers. In dit werk presenteren we gedetailleerde methoden voor het oogsten van rattenmilten en het bereiden van DSM die de microstructuren en componenten van de ECM behouden.
Een ideale decellularisatiemethode zou cellulaire componenten verwijderen met behoud van de oorspronkelijke structuur, samenstelling en mechanische eigenschappen van de ECM 12,13,14. Decellularisatiemethoden omvatten fysische, chemische en enzymatische behandelingen, elk met zijn eigen voor- en nadelen15. Hoewel deze methoden cellulaire componenten gedeeltelijk kunnen verwijderen, kunnen ze ook de samenstelling, structuur en functionaliteit van de resterende ECM in gevaar brengen. De kwaliteit van de decellularisatie kan worden beïnvloed door variaties in celdichtheid, matrixdikte en weefselmorfologie in verschillende weefselbronnen.
Tot op heden is er geen gouden standaard voor het decellularisatieproces. Doorgaans is het simpelweg toepassen van een van deze methoden ontoereikend om nadelige effecten op de ECM te minimaliseren en de verwijdering van cellulaire inhoud te maximaliseren. Bijgevolg is de meest effectieve aanpak gebaseerd op de weefselkenmerken, waardoor een combinatie van deze methoden nodig is. In deze studie gebruikten we een protocol dat fysische methoden (vries-dooicycli en perfusie) combineerde met chemische methoden (SDS en TritonX-100) om milten van ratten te decellulariseren.
De vries-dooicycli bevorderen de cellyse en de snelle loslating van cellen van de ECM16. Tegelijkertijd verbetert perfusie door het natuurlijke vaatstelsel de decellularisatie-efficiëntie aanzienlijk en behoudt het oorspronkelijke vasculaire netwerk17. Natriumdodecylsulfaat (SDS), dat functioneert als een ionisch reinigingsmiddel, lost zowel cel- als kernmembranen vakkundig op, wat leidt tot een uitgebreidere verwijdering van cytoplasmatische en nucleaire componenten. Dit proces brengt echter ook schade toe aan de ECM-ultrastructuur door de uitputting van glycosaminoglycanen (GAG's) en collageen.
Verhoogde concentraties SDS gecorreleerd met een verminderd rest-DNA-gehalte en verminderde mechanische sterkte in de ECM-steiger. Omgekeerd behielden lagere concentraties SDS een grotere hoeveelheid collageen en veroorzaakten ze minder denaturatie van ECM-eiwitten. Triton X-100 daarentegen, dat dient als een niet-ionisch reinigingsmiddel, verstoort effectief de interacties tussen lipiden, lipiden-eiwitten en DNA-eiwitten, en biedt een mildere benadering van het oplossen van celmembranen. Toch blijkt het ontoereikend voor de volledige verwijdering van celkernen en DNA. Daarom moet het worden gecombineerd met lage concentraties SDS en fysieke behandelingen om de volledige verwijdering van cellulaire componenten te garanderen met behoud van de oorspronkelijke structuur, samenstelling en prestaties van de ECM. Het is belangrijk op te merken dat resterende wasmiddelen een bepaalde cytotoxiciteit kunnen hebben, dus spoelen na de behandeling met steriel PBS of gedestilleerd water is noodzakelijk voor opslag.
Een beperking van dit protocol is het ontbreken van kwantificering voor resterende SDS en Triton X-100. Deze beslissing is gebaseerd op zowel de ervaring van ons team als bevestigende rapporten, die suggereren dat een PBS-wasbeurt van 4 uur voldoende is om deze stoffen effectief te verwijderen. Bovendien hebben onze eerdere celkweekexperimenten waarbij dit protocol werd toegepast, geen tekenen van cytotoxiciteit aangetoond. Om de kosten van het protocol zo laag mogelijk te houden, is er bewust voor gekozen om af te zien van de kwantificering van restdetergenten.
Concluderend presenteert dit protocol een haalbare methode voor de bereiding van DSM's, die efficiëntie, stabiliteit en minimale invasiviteit aantoont. De DSM's die met behulp van dit protocol zijn opgesteld, behouden de inherente architectuur, samenstelling en het natuurlijke vasculaire netwerk van de milt. Bovendien biedt het een steiger voor celimplantatie en driedimensionale dynamische cultuur, waardoor een basis wordt gelegd voor het bevorderen van onderzoek naar weefselgemanipuleerde lever.