BAL stanowią skuteczne podejście do leczenia schyłkowej niewydolności wątroby, szczególnie w przypadkach, gdy przeszczepienie wątroby jest utrudnione przez obecny niedobór narządów od dawców6. Obiecującą opcją do tworzenia BAL jest wykorzystanie DLM, który zachowuje naturalny ECM i strukturę naczyniową wątroby. Jednak niedobór DLM u ludzi oraz potencjalne ryzyko zakażenia i immunogenność związane z DLM u zwierząt stanowią znaczne ograniczenia. Aby sprostać temu wyzwaniu, proponujemy nowatorską strategię, która polega na zastosowaniu bezkomórkowego macierzy śledziony (DSM) jako alternatywnego rusztowania dla BAL 8,9,10,11. Śledziony są łatwiej dostępne w różnych scenariuszach klinicznych i wykazują podobne cechy do wątroby. W niniejszej pracy przedstawiono szczegółowe metody pozyskiwania śledziony szczurów i przygotowania DSM, które zachowują mikrostruktury i składniki ECM.
Idealna metoda decelularyzacji usunęłaby składniki komórkowe przy zachowaniu oryginalnej struktury, składu i właściwości mechanicznych ECM 12,13,14. Metody decelularyzacji obejmują zabiegi fizyczne, chemiczne i enzymatyczne, z których każda ma swoje odrębne zalety i wady15. Chociaż metody te mogą częściowo usunąć składniki komórkowe, mogą również zagrozić składowi, strukturze i funkcjonalności pozostałego ECM. Na jakość decelularyzacji mogą mieć wpływ różnice w gęstości komórek, grubości matrycy i morfologii tkanek w różnych źródłach tkankowych.
Do tej pory nie ma złotego standardu dla procesu decelularyzacji. Zazwyczaj samo zastosowanie którejkolwiek z tych metod jest niewystarczające do zminimalizowania niekorzystnego wpływu na ECM i maksymalizacji usuwania zawartości komórkowej. W związku z tym najskuteczniejsze podejście opiera się na charakterystyce tkanki, co wymaga połączenia tych metod. W tym badaniu wykorzystaliśmy protokół, który łączył metody fizyczne (cykle zamrażania i rozmrażania oraz perfuzja) z metodami chemicznymi (SDS i TritonX-100) w celu decelularyzacji śledziony szczurów.
Cykle zamrażania i rozmrażania sprzyjają lizie komórek i szybkiemu odłączaniu komórek od ECM16. Jednocześnie perfuzja przez natywne naczynia krwionośne znacznie zwiększa efektywność decelularyzacji i zachowuje oryginalną sieć naczyniową17. Dodecylosiarczan sodu (SDS), działający jako jonowy detergent, sprawnie rozpuszcza zarówno błony komórkowe, jak i jądrowe, prowadząc do bardziej kompleksowego usuwania składników cytoplazmatycznych i jądrowych. Jednak proces ten powoduje również uszkodzenie ultrastruktury ECM z powodu wyczerpania glikozaminoglikanów (GAG) i kolagenu.
Podwyższone stężenia SDS korelowały ze zmniejszoną resztkową zawartością DNA i zmniejszoną wytrzymałością mechaniczną w rusztowaniu ECM. I odwrotnie, niższe stężenia SDS zachowały większą ilość kolagenu i indukowały mniejszą denaturację białek ECM. Natomiast Triton X-100, służący jako niejonowy detergent, skutecznie zakłóca interakcje lipidowo-lipidowe, lipidowo-białkowe i DNA-białko, oferując łagodniejsze podejście do rozpuszczania błony komórkowej. Niemniej jednak okazuje się niewystarczający do całkowitego usunięcia jąder komórkowych i DNA. Dlatego należy go połączyć z niskimi stężeniami SDS i zabiegami fizycznymi, aby zapewnić całkowite usunięcie składników komórkowych przy jednoczesnym zachowaniu oryginalnej struktury, składu i wydajności ECM. Ważne jest, aby pamiętać, że resztki detergentów mogą mieć pewną cytotoksyczność, dlatego przed przechowywaniem konieczne jest płukanie po obróbce sterylnym PBS lub wodą destylowaną.
Jednym z ograniczeń tego protokołu jest brak kwantyfikacji resztkowego SDS i Triton X-100. Decyzja ta jest oparta zarówno na doświadczeniu naszego zespołu, jak i potwierdzających raportach, które sugerują, że 4-godzinne mycie PBS jest wystarczające, aby skutecznie usunąć te substancje. Co więcej, nasze wcześniejsze eksperymenty z hodowlami komórkowymi z zastosowaniem tego protokołu nie wykazały żadnych oznak cytotoksyczności. Aby zminimalizować koszty związane z protokołem, podjęto świadomą decyzję o rezygnacji z ilościowego określania pozostałości detergentów.
Podsumowując, protokół ten przedstawia wykonalną metodę przygotowania DSM, wykazując skuteczność, stabilność i minimalną inwazyjność. DSM przygotowane przy użyciu tego protokołu utrzymują nieodłączną architekturę, skład i naturalną sieć naczyniową śledziony. Co więcej, stanowi rusztowanie do implantacji komórek i trójwymiarowej hodowli dynamicznej, tworząc w ten sposób podstawę do dalszych badań nad wątrobą modyfikowaną tkankowo.