Decellularization всего человеческого сердца внутри под давлением мешочек в Перевернутый ориентации
26 ноября 2018 г.
Этот метод позволяет decellularization комплекс твердых органа с использованием простой протокол, основанный на осмотическим шоком и перфузии ионных моющих средств с минимальными орган матрица нарушения. Она включает в себя Роман decellularization техника для человеческого сердца внутри под давлением мешочек с мониторинг в реальном времени динамику и сотовых оттока потока мусора.
Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы о генерации васкуляризированных лесов, которые действительно Святой Грааль области тканевой инженерии. Основным преимуществом этой техники является то, что под давлением мешок в перевернутой ориентации улучшает децеллюляризацию не трансплантируемых органов человека и позволяет нам делать это стерильным способом в течение соответствующих сроков. Чтобы подготовить сердце к децеллюляризации, сначала выполните внутренний осмотр на возможные дефекты.
При дефекте перегородки исправь дефект соответствующими швами. Далее, ligate начальника и нижней вены cavas с 2-0 шелковый шов. Шов правой стенки атриума с 5-0 PROLENE, и вскрыть аорту от основной легочной артерии для последующей канюляции.
Вставьте разъемы, в зависимости от диаметра сосуда, в аорту и легочную артерию, и закрекрете разъемы 2-0 шелковыми швами. Используя одно из отверстий легочной вены, вставьте трубчатую линию через левый атриум к левому желудоку и соедините линию инфузии с разъемом в аорте и линией оттока к разъему в легочной артерии. Поместите подготовленное сердце в полиэстерный мешок в перевернутой ориентации, и поместите мешок в контейнер перфузии.
Соедините каждую из линий с соответствующими портами в резиновой пробке, в зависимости от диаметра контейнера, и вставьте пробку в крышку контейнера перфузии, чтобы запечатать полиэфирный мешок. Затем, perfuse PBS через инфузионный порт резиновой пробки для проверки оттока из легочной артерии и из линии, вставленной в левый желудочек, используя этот поток для очистки органа от любых остаточных следов крови в сосудах. Когда сердце будет готово, поместите собранный биореактор в вертикальной ориентации, и соедините линию инфузии, линию напорной головки, линию оттока легочной артерии и линию биореактора слива к поверхностным портам резиновой крышки поверх биореактора перфузии.
Затем, decellularize сердце в течение четырех часов с гипертонический раствор, два часа с гипотоническим раствором, 120 часов с додецил сульфатом натрия, или SDS, и окончательное мыть с 120 литров PBS, все под постоянным 120 миллиметров ртутного давления, как измеряется в корне аорты. В течение последних 10 литров PBS мыть, добавить 500 миллилитров стерильных 2,1% перакетической кислоты раствор нейтрализованы с 10 нормальных гидроксида натрия в раствор перфузии стерилизовать эшафот. Как правило, скорость потока в аорту в процессе децеллюляризации постепенно уменьшается по мере изменения перфузионные растворы от гипертонической к гипотонической.
В отличие от этого, скорость потока увеличивается, когда раствор перфузии изменен с гипотонического раствора на SDS, после чего скорость потока вливания демонстрирует колебания. Скорость оттока из легочной артерии демонстрирует аналогичную тенденцию с гипер- и гипотоническими растворами. Тем не менее, скорость оттока во время перфузии SDS демонстрирует общее снижение.
Эффективность коронарной перфузии также уменьшается с течением времени, как различные реагенты пронизываются через сосуды. По мере одновременного сбора оттока перфусата из легочной артерии и левого желудочка их содержание можно сравнить по спектроскопии. Мутность стоков из обоих сосудов уменьшается с течением времени во время перфузий, хотя мутность легочной артерии демонстрирует более резкое изменение цвета по сравнению с тем, что наблюдается из левого желудочка в течение начального периода перфузии.
Оценка корреляции между мутностью оттока и клеточным мусором с помощью анализа белка бицинхониновой кислоты из шести децеллюляризованных человеческих сердец показывает линейную корреляцию между концентрацией белка и мутностью сточных вод. При попытке этой процедуры, важно контролировать скорость потока и собирать перфусировать периодически на самом деле контролировать процесс перфузии. После этой процедуры, другие методы, такие как механическая оценка или тестирование стерильности могут быть использованы для оценки верности эшафот и его потенциальное использование для recellularization для создания функциональной сердечной ткани.
После своего развития, этот метод проложил путь для исследователей в области регенеративной медицины и тканевой инженерии, чтобы исследовать генерацию целых васкуляризированных органов, буквально изменяя твердое поле трансплантации органов. Не забывайте, что работа с человеческими органами и тканями и химическими веществами, такими как SDS, может быть чрезвычайно опасной, и всегда носить соответствующее оборудование личной защиты при проведении этой процедуры.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
Данный метод позволяет проводить децеллюляризацию сложных сплошных органов, в частности человеческого сердца, с использованием простого протокола, сводящего к минимуму повреждение матрикса органа. В данной методике применяется герметичный пакет под давлением для мониторинга динамики потока и вымывания клеточного дебриса в режиме реального времени.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Тканевая инженерия
- Децеллюляризация органов
- Сердечно-сосудистые исследования
Теоретические сведения
- Децеллюляризация имеет решающее значение для создания васкуляризированных каркасов в тканевой инженерии.
- Современные методы часто нарушают структуру матрикса органа.
- Необходимы усовершенствованные методы для работы с нетрансплантируемыми человеческими органами.
- Мониторинг в режиме реального времени может улучшить процесс децеллюляризации.
Цель исследования
- Разработать новый метод децеллюляризации человеческого сердца.
- Повысить стерильность и эффективность процесса децеллюляризации.
- Обеспечить возможность создания васкуляризированных скаффолдов.
Используемые методы
- Внутренний осмотр сердца на наличие дефектов.
- Устранение дефектов перегородок с помощью швов.
- Лигирование верхней и нижней полых вен.
- Диссекция аорты для канюляции.
Основные результаты
- Использование герметичного пакета под давлением повышает эффективность децеллюляризации.
- Мониторинг в режиме реального времени обеспечивает лучший контроль над процессом.
- Достигнуто минимальное нарушение матрикса органа.
- Данный метод применим в стерильных условиях.
Выводы
- Данный метод представляет собой значительный прогресс в области децеллюляризации органов.
- Он является перспективным для будущего применения в тканевой инженерии.
- Дальнейшие исследования могут расширить область его использования на другие типы органов.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Децеллюляризация целого человеческого сердца с использованием герметичного пакета под давлением в инвертированной ориентации позволяет создавать васкуляризированные каркасы для инженерии сердечной ткани, что отвечает критической потребности в трансплантируемых органах. Этот метод способствует прогностическому снижению рисков за счет сохранения архитектуры внеклеточного матрикса и обеспечения мониторинга динамики перфузии в режиме реального времени, что позволяет судить о качестве каркаса и потенциале его рецеллюляризации. Данная методика является базовой технологией для развития биоискусственного сердца и снижения зависимости от донорских органов.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать состав внеклеточного матрикса миокарда и архитектуру сосудов для валидации мишеней в терапии сердечной недостаточности.
- Практическая ценность: предоставляет воспроизводимую платформу-скаффолд для изучения механизмов взаимодействия клеток и матрикса в патологических тканях по сравнению со здоровыми.
Скрининг и разработка методов анализа
- Научная ценность: создание стандартизированных каркасов человеческого происхождения для количественной оценки посева, пролиферации и функциональной интеграции клеток в доклинических моделях.
- Практическая ценность: обеспечение готовности анализа с помощью показателей мутности и корреляции белков в реальном времени, которые позволяют контролировать процесс и обеспечивать воспроизводимость от серии к серии.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: способствует трансляционной преемственности, предоставляя релевантный патологии скаффолд человеческого сердца для оценки стратегий рецеллюляризации и электромеханического созревания.
- Практическая ценность: позволяет принимать обоснованные решения о продвижении этапов с учетом рисков посредством корреляционного анализа мутности эффлюента и удаления клеточного дебриса в качестве показателя контроля качества.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный метод интегрируется в непрерывный процесс разработки — от валидации мишени и идентификации ведущих соединений до доклинической оценки — путем предоставления платформы на основе васкуляризированного скаффолда человеческого происхождения.
- Открывающая биология: Обеспечивает проверку гипотез относительно мишеней внеклеточного матрикса сердца и уточнение путей передачи сигналов за счет сохранения нативной архитектуры ткани.
- Скрининг: Позволяет стандартизировать анализ с помощью количественной оценки мутности выходящего потока и корреляции с белковм методом бицинхониновой кислоты для мониторинга эффективности децеллюляризации.
- Аналитика: Предоставляет измеримые выходные данные, включая динамику скорости потока, градиенты давления и профили вымывания клеточного дебриса, что позволяет оптимизировать процесс и принимать решения о целесообразности дальнейших этапов.
- Трансляционные исследования: Связывает этап поиска с доклинической валидацией, предоставляя скаффолд, пригодный для рецеллюляризации и функциональной оценки в моделях заболеваний.
- Корпоративное повторное использование: Создает возможность многократного воспроизведения скаффолдов, применимую в различных программах по восстановлению и регенерации сердечной ткани.
Операционное и организационное воздействие
- Научная ценность: Повышение прогностической уверенности в точности воспроизведения скаффолда за счет сохранения 3D-структуры внеклеточного матрикса и сосудистой сети, что снижает механистическую неоднозначность в инженерии сердечной ткани.
- Операционная ценность: Обеспечение стандартизации и масштабируемости с помощью системы герметичных пакетов под давлением, позволяющей проводить стерильную контролируемую децеллюляризацию в течение длительного времени.
- Стратегическая ценность: Оптимизация принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) на основе мониторинга перфузии в реальном времени и показателей выведения клеточного детрита, что снижает биологические риски на поздних этапах в портфелях проектов регенеративной медицины.
- Влияние на портфель: Приоритизация кандидатов в скаффолды с учетом рисков с использованием количественной корреляции между мутностью и содержанием белка в качестве критерия допуска к этапам рецеллюляризации.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области перфузии органов, работы с реагентами для децеллюляризации и стерильной обработки тканей.
- Зависимость от инфраструктуры перфузионного биореактора, способного поддерживать постоянное давление 120 mmHg и обеспечивать смену многокомпонентных растворов реагентов.
- Необходима межкомандная стандартизация протоколов сбора эффлюента, спектроскопии и анализа белков для согласованной оценки качества скаффолда.
- При расширении применения за пределы человеческих сердец требуются адаптации с учетом различных размеров органов и архитектуры сосудов.
- Включает практические ограничения, связанные с опасностью воздействия реагентов (например, SDS, надосаяяя кислота), что требует строгого соблюдения протоколов использования СИЗ и мер локализации.
