In vitro cultures van gedeeltelijke of hele organen worden vaak gebruikt om weefsel- en orgaanfunctie nauwkeurig te modelleren onder verschillende testomstandigheden. Hele orgaancultuur kan de decellularisatie van een uitgesneden orgaan of verwijdering van cellen inhouden om de native orgaanstructuur te gebruiken. Dit wordt gevolgd door recellularisatie met nieuwe cellen. Het gebruik van gespecialiseerde bioreactoren wordt vaak opgenomen in het recellularisatieproces om weefselgroei in het lichaam na te bootsen. Deze video introduceert de fundamentele principes achter hele orgaanweefselcultuur en demonstreert de procedure in het laboratorium.
Dit proces begint met het oogsten van een donororgaan. In dit voorbeeld laten we een donorlong van een aap zien. Door een proces genaamd detergentperfusie wordt het geïsoleerde orgaan systematisch ontdaan van zijn native celpopulatie door een reeks wasbeurten, wat resulteert in een steriele acellulaire orgaanmatrix. Vervolgens wordt de weefselmatrix recellulariseerd met specifieke celtypen, zoals een gevestigde stamcellijn. Cellen kunnen ook worden gedoneerd door de persoon die het geëngend weefsel ontvangt, genoemd autologe celtransplantatie. Dit vermindert afstoting en verbetert de biocompatibiliteit van het orgaan. Als alternatief kunnen cellen worden gebruikt van een andere donor, genoemd allogeen transplantatie. Dit kan nodig zijn als een voldoende aantal cellen niet kan worden gehaald van de potentiële ontvanger. Zodra de cellen op het orgaan zijn gezaaid, worden weefselbioreactoren gebruikt om celproliferatie te stimuleren en directe weefselgroei te bevorderen. Deze reactoren zijn bedoeld om het orgaan dynamisch te kweken en de native omgeving in vivo na te bootsen. Het orgaan kan bijvoorbeeld worden aangesloten op een peristaltiekpomp om bloedstroom te simuleren. Nu u de principes van orgaancultuur hebt geleerd, laten we een voorbeeldprocedure bekijken die de hele orgaancultuur van donorlongen betreft.
Om te beginnen worden de donorlongen in een dissectief bakje geplaatst en wordt de longslagader gecanuleerd door een vrouwelijke luer-connector in de open holte te introduceren. Vervolgens wordt een tweede vrouwelijke luer-connector ingevoegd in de trachea-opening. Fosfaatgebufferde zoutoplossing of PBS bevattend 30 eenheden per milliliter heparine en vijf microgram per milliliter natriumnitroprusside wordt dan toegediend om de verwijding van bloedvaten te vergemakkelijken en het verwijderen van gevangen lucht uit de longen. De oplossing wordt uitgedreven door natuurlijke terugtrekking en nog twee keer herhaald voordat de canule wordt afgesloten, om de oplossing in de longen vast te houden om eventueel restbloed op te lossen. Vervolgens worden beide atria gescheurd en wordt de trachea-luer-canulekap verwijderd om vloeistofdrainage te vergemakkelijken. Perfusie wordt voortgezet met de PBS, heparine en natriumnitroprusside-oplossing totdat zoveel mogelijk bloed uit het longvaatbed wordt verwijderd. Om decellurisatie te beginnen, worden de longen opgeblazen en gepermeeerd met gedeïoniseerd water. Na vijf arteriële en vasculaire wasbeurten worden de longen uit het water verwijderd en ondergedompeld in een detergent genaamd Triton om cellen te verwijderen met minimale impact op de orgaanmatrix. De longen worden nogmaals twee keer opgeblazen met Triton-oplossing voordat ze overnacht worden geïncubeerd bij vier graden Celsius. Na de incubatie worden de longen nog vijf keer gewassen met verse gedeïoniseerde water. Vervolgens worden de longen ondergedompeld in 2% natriumdeoxycholaat-oplossing en vervolgens meerdere keren gewassen met water en bufferoplossing om decellularisatie en verwijdering van cellulaire resten te vergemakkelijken. Wanneer volledig gereinigd, wordt het orgaan bewaard in steriele PBS-oplossing bij vier graden Celsius tot gebruik.
Om het natuurlijke gedrag van longen na te bootsen kan een gespecialiseerde bioreactor worden gebruikt, zoals hier getoond. Eerst wordt de hoofdkamer van de reactor gevuld met kweekmedium dat is geëquilibreerd naar de 5% koolstofdioxide atmosfeer. Vervolgens wordt het orgaan geïnstalleerd. Eenmaal aangesloten, wordt het deksel vastgezet en wordt alle lucht uit de slang verwijderd met behulp van een spuit. De bioreactor wordt vervolgens verplaatst naar een weefselkweekincubator om te gelijk te laten lopen. Vervolgens worden de longen geventileerd met ongeveer één volledige ademhaling elke twee minuten en het medium wordt gecirculeerd door het vaatstelsel, via de peristaltiekpomp, met ongeveer 10 milliliter per minuut voor een totaal van 30 minuten.
Voor het zaaien van de luchtwegen worden de longen opgeblazen met een celsuspensie die beenmerg-afgeleide mesenchymale stamcellen bevat. Om de longblaasjes te recellulariseren, die verantwoordelijk zijn voor de uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxidegas die plaatsvindt in de longen. De longen worden vervolgens een nacht geïncubeerd om de cellen toe te laten om zich te hechten aan de decellulariseerde matrix. Na overnachte incubatie wordt beademing opnieuw gestart, en de cellen worden enkele dagen toegestaan om te groeien in de orgaanmatrix. Vervolgens wordt vasculaire zaaien voltooid door de geleidelijke introductie van endotheelcellen met behulp van de peristaltiekpomp om de recellularisatie van kleine bloedvaten te initiëren en vervolgens statisch te kweken gedurende enkele uren om de ontwikkeling van een cellulair nauwkeurig orgaan te vergemakkelijken. Het kweekmedium wordt opnieuw gecirculeerd en de cellen worden een week lang gekweekt om groei en hechting onder dynamische omstandigheden te bevorderen. Zodra de weefselgroei voltooid is, wordt histologie uitgevoerd om de hechting en groei van zowel de mesenchymale stamcellen als endotheelcellen op de vaten en de luchtwegen van he
Hele organen kunnen ex vivo worden gekweekt met behulp van gespecialiseerde bioreactoren met als doel hele organen te repareren of te vervangen. Deze…
Hoofdstukken in deze video
0:06
Overview
0:55
Principles of Whole Organ Tissue Culture
2:35
Organ Decellularization and Sterilization
4:40
Bioreactor Assembly
5:35
Organ Recellularization and Culture
7:10
Applications
8:24
Summary
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.