В этих исследованиях, мы предлагаем методологию новых, неонатальных, мышиные сердца подмостей для использования в регенеративных исследований.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
В этих исследованиях, мы предлагаем методологию новых, неонатальных, мышиные сердца подмостей для использования в регенеративных исследований.
Единственным окончательным методом лечения терминальной стадии сердечной недостаточности является ортотопическая трансплантация сердца. По оценкам, каждый год вСоединенных Штатах требуется более 100 000 донорских сердец для процедур трансплантации сердца. Из-за ограниченного числа доноров в США ежегодно проводится только около 2400 трансплантаций2. Многочисленные подходы, от исследований клеточной терапии до имплантации механических вспомогательных устройств, были предприняты, по отдельности или в комбинации, в попытке заставить сердце восстановиться или датьотдых отказавшему сердцу. Несмотря на эти усилия, желудочковые вспомогательные устройства по-прежнему широко используются с целью перехода к трансплантации, а полезность клеточной терапии, хотя она и имеет некоторые лечебные перспективы, все еще ограничена клиническими испытаниями. Кроме того, была предпринята попытка прямой ксенотрансплантации, но успех был ограничен из-за иммунного отторжения. Очевидно, что для производства дополнительных органов для трансплантации требуется другая стратегия, и в идеале эти органы должны быть аутологичными, чтобы избежать осложнений, связанных с отторжением и пожизненной иммуносупрессией. Децеллюляризация — это процесс удаления резидентных клеток из тканей для обнажения нативного внеклеточного матрикса (ВКМ) или каркаса. Перфузионная децеллюляризация обеспечивает полное сохранение трехмерной структуры ткани, при этом основная часть механических свойств ткани остается нетронутой4. Эти каркасы могут быть использованы для повторного заселения здоровыми клетками для создания исследовательских моделей и, возможно, столь необходимых органов для трансплантации. Мы подвергли скаффолды неонатальных мышей (P3), которые, как известно, сохраняют замечательные регенеративные способности сердца,5-8 к децеллюляризации, опосредованной детергентом, и мы повторно заселили эти скаффолды мышиными сердечными клетками. Эти исследования подтверждают возможность создания неонатальной конструкции сердца. Кроме того, они позволяют провести исследование того, может ли ВКМ раннего постнатального сердца содержать сигналы, которые приведут к улучшению стратегий рецеллюляризации.
Сердечная недостаточность является общим и смертельно опасны. Это прогрессирующее заболевание, которое приводит к снижению сократительной способности сердца, что ухудшает приток крови к органам и оставляет метаболические потребности неудовлетворенных тела. По оценкам, 5,7 миллиона американцев страдают сердечной недостаточностью , и это является основной причиной госпитализации в Соединенных Штатах 9. Коллективный стоимость лечения пациентов при сердечной недостаточности в Соединенных Штатах превышает 300 миллиардов долларов в год 9-10. Только радикальная терапия для конечной стадии сердечной недостаточности ортотопическая пересадка сердца. Каждый год, по оценкам, более 100000 сердца доноров необходимы для сердечных процедур трансплантации в США 1-2. Из - за ограниченного числа доноров, лишь около 2400 трансплантаций ежегодно проводится в США 2. Очевидно, что этот дефицит орган необходимо решать, как другие стратегии необходимы для создания дополнительных органов для transplantaции и, в идеале, эти органы были бы аутологичной таким образом, чтобы избежать осложнений, связанных с отторжением и времени жизни иммуносупрессии.
Млекопитающие взрослые кардиомиоциты демонстрируют ограниченную регенеративную способность после травмы , но последние данные свидетельствуют о том , что у млекопитающих неонатальные сердца поддерживать замечательную регенеративную способность после повреждения 5-8. В частности, после частичной хирургической резекции, регенеративный окно было обнаружено между рождением и постнатальный день 7. Этот восстановительный период характеризуется отсутствием фиброзного рубца, формирование неоваскуляризации, высвобождение ангиогенных факторов из эпикарда и кардиомиоцитов пролиферации 5-8 , 11. Это регенеративная окно времени обеспечивает потенциал для использования сердца новорожденной как новый источник материала для развития биоискусственных сердца.
Внеклеточный матрикс, как известно, обеспечивают важные сигналы для содействия cardiomyocytе пролиферации и роста. Четкие различия в доступности молекул в неонатальных и взрослых матриц 12 и их способности содействовать регенерации, были исследованы 13. Decellularized взрослых матрицы были использованы в ряде исследований, чтобы обеспечить ECM эшафот для сотовых репопуляции и генерацию биоискусственных сердца. В то время как эти исследования, и новые открытия в области стволовых клеточных технологий, быстро развиваются, несколько препятствий, которые еще должны быть выполнены. Например, ограничения в сохранении нативной структуры матрицы, клеточной интеграции в матрицу стены, а также способность поддерживать пролиферацию и рост всех предела успех этого подхода. В то время как превосходные регенеративные атрибуты были приписаны сердца новорожденной, практические аспекты использования такой ткани ограничили его исследование.
На основе продемонстрированной регенеративной способности сердца новорожденной, мы разработали новые матрицы посредством разработкиТехника decellularization для сердца P3 мыши. Сердце Р3 была выбрана для этих исследований , как он находится в пределах окна регенерации сердца , как ранее определено 6 , а сердце является достаточно большим , чтобы урожай, decellularize и recellularize. Целью данного исследования является демонстрация возможности создания матрицы из сердца новорожденной мыши. Наши исследования дают доказательства осуществимости decellularizing минуту, неонатальный сердце при сохранении структурной и белковую целостность ECM. Мы также продемонстрировать способность recellularize этот сердечный ECM с mCherry, выражающих кардиомиоцитов и мы исследовали эти кардиомиоциты для экспрессии различных кардиомаркеров следующих recellularization. Эта технология позволит для тестирования превосходства новорожденных матрицы для развития биоискусственных сердца.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все эксперименты мыши были выполнены в соответствии с Законом США охране животных и были одобрены по уходу и использованию комитета Institutional животного происхождения в Университете штата Миннесота.
1. Метод для мышей сердца изоляции
2. Способ по Decellularization Лангендорфа перфузии
Определение 3. ДНК
4. Закрепление и секционирования ткани
5. P1 неонатальной Мышиные желудочков кардиомиоциты для Recellularization
6. Биореактор Recellularization Р3 сердца Матрица
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Decellularization
В среднем, время decellularization из Р3 сердца, используя этот протокол составляет около 14 ч. учитывая средний вес сердца 23 мг для P3 новорожденному.
Acellularity
3 , а демонстрирует полностью неповрежденным P3 сердца новорожденной (вся гора). Рисунок 3b показывает то же самое сердце следующее decellularization. На рисунках 4а и 4б
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Зависимость этой методики при повторных перфузии сердца делает предотвращение эмболии одним из важнейших компонентов успешного результата. Из начального катетеризацию сердца на этапах 2,2-2,6, к изменениям раствора между стадиями 2.8-2.14, есть манипуляции, которые могут позволить введение воздушных пузырьков, компромиссом поток перфузату в миокарде. Из-за миниатюрного размера сердца новорожденной малейшим пузырьки в сосудистую сеть может привести к технической миокарда, тем самым оказание decellularization неполной. Кр...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Авторы выражают благодарность г-же Синтии ДеКей за подготовку рисунков.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 1. Материалы для изоляции сердца мыши | |||
| P1 детенышей мыши (как показано; В6; D2-Tg(Myh6*-mCherry)2Mik/J) | Jackson Laboratories | 21577 | или эквивалент |
| 60 мм Чашка для культуры | BD Falcon | 353004 | или эквивалент |
| Фосфат буферизованный физиологический раствор pH 7,4 (стерильный) | Hyclone | SH30256.01 | или эквивалент |
| Одноразовое лезвие | Stanley | 28-510 | или эквивалент |
| Стандартные ножницы | Moria Bonn (Fine Science Tools) | 14381-43 | или эквивалентные |
| пружинные ножницы 10 см | Fine Science Tools | 15024-10 | или эквивалентные |
| весенние ножницы Vannas - 3 мм Режущая кромка | Fine Science Tools | 15000-00 | или эквивалент# |
| 5 Щипцы | Dumnot (Fine Science Tools) | 11295-00 | или эквивалент |
| 2. Материалы для децеллюляризации | |||
| Входной адаптер | Chemglass | CG-1013 | автоклавируемый |
| Septum | Chemglass CG-3022-99 | автоклавируемый | |
| 1/8 дюйма. ID x 3/8 OD C-Flex трубка | Cole-Parmer | EW-06422-10 | автоклавируемый |
| Наружный люэр на шланг 1/8" адаптер для шланга | McMaster-Carr | 51525K33 | автоклавируемый |
| Внутренний люэр на 1/8" адаптер для шланга | McMaster-Carr | 51525K26 | автоклавируемый |
| Prolene 7-0 хирургический шов | Ethicon | 8648G | или эквивалентная |
| кольцевая подставка | Fisher Scientific | S47807 | или эквивалентная |
| Clamp | Fisher Scientific | 05-769-6Q | или эквивалентная |
| Clamp штатная держатель | Fisher | Scientific 05-754Q | или эквивалентная |
| 60-кубовая бочка для шприца | Coviden | 1186000777T | или эквивалент |
| стакана | Kimble | 14000250 | или эквивалент |
| иглы для шприца 22 г x 1 | BD | 305155 | или эквивалент |
| шприца объемом 12 мл | Coviden | 8881512878 | или эквивалент |
| 3-стороннего стопорного крана | Smith Medical | MX5311L | или эквивалент |
| трубки PE50 | BD Clay Adams Intramedic | 427411 | Должен быть формуемым при нагревании. Рекомендуется полиэтилен. |
| 1% SDS | Invitrogen | 15525-017 | Рекомендуется ультрачистый сорт. Готовим свежий раствор и фильтруем стерилизуем перед использованием. |
| 1% Тритон Х-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Составить свежий раствор из 10% бульона и простерилизовать фильтр перед использованием. |
| Стерильная вода dH2O | Hyclone | SH30538.02 | или MilliQ. |
| 1x Pen/Strep | Corning CellGro | 30-001-Cl | или эквивалент |
| 3. Материалы для количественного определения ДНК | |||
| протеиназы | K Fisher | BP1700 | >30 U/mg активности |
| KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | или эквивалента |
| MgCl2· 6H2O | Mallinckrodt | 5958-04 | или эквивалентный |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | или эквивалент |
| трис-основания/гидрохлорида | Sigma-Aldrich | T1503/T5941 | или аналог |
| набора для анализа дцДНК Pico-Green | Life Technologies | P7589 | требует, чтобы флуориметр показывал |
| 4. Метод фиксации и разрезания ткани | |||
| Параформальдегида | Sigma-Aldrich | P6148 | или эквивалентного |
| желатина типа А из свиной кожи | Sigma-Aldrich | G2500 | должно быть 300 цветков или больше |
| 5. Метод для гистологии тканей | |||
| Cryomolds 10 x 10 x 5 мм | Tissue-Tek | 4565 | или аналог |
| Cryostat | Hacker/Bright | Model OTF | или эквивалент |
| микроскопа Slides 25 x 75 x 1 мм | Fisher Scientific | 12-550-19 | или эквивалент |
| Hematoxylin 560 | Surgipath/Leica Selectech | 3801570 | или эквивалент |
| Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | или эквивалент |
| Define | Surgipath/Leica Selectech | 3803590 | или эквивалент |
| Blue buffer | Surgipath/Leica Selectech | 3802915 | или аналог |
| Алкогольный Эозин Y 515 | Surgipath/Leica Selectech | 3801615 | или аналог |
| Формула 83 Заменитель ксилола | CBG Biotech | CH0104B | или эквивалентный |
| Permount Mounting Medium | Фишер Кемикал | SP15-500 | или эквивалент |
| к коллагену IV | Rockland | 600-401-106.1 | или эквивалент |
| альфа;-актинину | Abcam | AB9465 | или эквивалент |
| антитела mCherry Abcam | AB205402 | или эквивалент | |
| антитела NKX2.5 | Santa Cruz Biotechnology | SC-8697 | или эквивалент |
| антитела Donkey против мыши AF488 | Антитело Life Technology | A21202 | или аналог |
| Donkey Anti-chicken AF594 Antibody | Jackson Immunoresearch | 703-585-155 | или эквивалент |
| Антитела к козлятам CY5 от осла | Jackson Immunoresearch | 705-175-147 | или эквивалентный |
| Fab Fragment Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) AF594 | Jackson Immunoresearch | 111-587-003 | или эквивалентный |
| Prolong Gold Antifade Mountant с DAPI | ThermoFisher | P36930 | или эквивалент< |
| HBSS (Ca, Mg Free) | Hyclone | SH30031.02 | или эквивалента |
| HEPES (1 M) | Corning CellGro | 25-060-Cl | или эквивалентного |
| клеточного фильтра | BD Falcon | 352340 | или эквивалентного |
| пробирки 50 мл | BD Falcon | 352070 | или эквивалента |
| Primeria 100 мм пластины | Corning | 353803 | поверхность Primeria усиливает прикрепление фибробластов, способствуя более высокой чистоте миоцитов |
| Трипсин | Difco | 215240 | или эквивалент |
| DNase II | Sigma-Aldrich | D8764 | или эквивалент |
| DMEM (Delbecco's Minimal Essential Media) | Гиклон | SH30022.01 | или эквивалент |
| витамина B12 | Sigma-Aldrich | V6629 | или эквивалентные |
| пластины с фибронектиновым покрытием | BD Bioscience | 354501 | или аналог |
| Фетальная бычья сыворотка | Hyclone | SH30910.03 | или аналог |
| Стеклянная посуда для биореактора Heart | Radnoti Glass Technology | 120101BEZ | Должна быть стерилизуемой автоклавированием или газом. |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.