整体器官组织培养

Bioengineering

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Summary

整个器官可以使用专门的生物反应器来培养体外, 目的是修复或替换整个器官. 这种方法使用的捐赠器官被剥离所有细胞, 留下三维结构, 然后重新与新的细胞。这段视频展示了整个肺部器官的培养, 并展示了一个动态的文化, 模仿身体的机械刺激, 是需要诱导本组织的性质。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 生物工程. 整体器官组织培养. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

在体外培养的部分或全部器官往往是为了准确地模型组织和器官功能的各种测试条件。整个器官文化可以涉及细胞、切除器官或细胞的移除, 以利用本机器官结构。其次是 recellularization 与新的细胞。使用专门的生物反应器, 往往被纳入 recellularization 过程中, 以模拟组织生长的身体。本视频将介绍整个器官组织培养背后的基本原理, 并在实验室中演示其程序。

这一过程始于收获一个捐赠器官。在这个例子中, 我们展示了一只猴子的捐献者肺。通过一个叫做洗涤剂灌注的过程, 隔离的器官通过一系列的洗涤来系统地净化其原生细胞的数量。导致无菌脱细胞的器官基质。接下来的组织基质是 recellularized 使用特定的细胞类型, 如建立的干细胞线。细胞也可以由接受工程组织的人捐赠。称为自体细胞移植。这减少了排斥并增强了器官的生物相容性。或者, 可以从不同的捐赠者那里使用细胞。被称为同种异体移植。如果有足够数量的细胞不能从潜在的接受者那里获取, 这可能需要被追求。一旦细胞被播种在器官上, 组织生物反应器就被用来刺激细胞增殖和组织的直接生长。这些反应堆的目的是动态培养器官和模仿在体内发现的当地环境。例如, 该器官可以连接到蠕动泵, 以模拟血流。现在, 你已经了解了器官文化的原理, 让我们来看看一个例子, 涉及整个器官培养的捐赠肺部。

开始供体肺被安置在解剖盘和肺动脉空心通过介绍一个女性口连接器入开放洞。第二个女性口连接器, 然后插入到气管开口。磷酸缓冲盐或 PBS, 含有30单位每毫升肝素和五微克每毫升硝普钠, 然后灌输, 以促进血管的扩大和从肺部被困的空气清除。该溶液被自然反冲排出, 并在盖住套管之前重复两次, 以便在肺部保留溶液以溶解残余的血液。然后两个心房被撕裂, 气管口插管帽被移除, 以利于液体引流。灌注是继续与 PBS, 肝素和硝普钠溶液, 直到尽可能多的血液被排除在肺血管。开始 decellurization, 肺部膨胀, 并渗透到去离子水。在五动脉和血管冲洗后, 肺部被从水中移除并浸入一种叫做海卫一的洗涤剂中, 以去除细胞, 同时最小程度地影响器官基质。在四摄氏度的夜间孵化之前, 肺部被海卫一溶液充气两次。随着新的去离子水, 肺部会被洗涤五次。接下来, 肺部被淹没在2% 钠胆酸溶液中, 然后再洗几次, 用水和缓冲液, 以方便细胞和去除细胞碎片。当完全清洁的器官是储存在无菌 PBS 溶液在四摄氏度, 直到使用。

为了模拟肺部的自然行为, 可以使用一个专门的生物反应器, 就像这里所示。首先, 反应器的主室充满了培养基, 这已被平衡到5% 的二氧化碳大气中。然后器官被安装。一旦连接的盖子是安全的, 所有的空气被删除, 从油管使用注射器。然后将生物反应器移到组织培养箱中平衡。接下来, 肺部的通风大约每两分钟一次, 呼吸一次。介质通过血管循环, 通过蠕动泵, 大约每分钟10毫升, 总共30分钟。

对于气道播种, 肺是充气的, 其中含有骨髓间充质干细胞的悬浮细胞。recellularize 肺泡, 这是负责的氧气和二氧化碳, 气体交换发生在肺部。然后在夜间孵育肺部, 使细胞附着在细胞基质上。在夜间孵化后, 通气是重新的, 细胞可以在器官基质中生长数天。接下来的血管播种是通过使用蠕动泵逐渐引入内皮细胞来完成的, 以启动小血管的 recellularization。然后静态培养几个小时, 以促进细胞精确器官的发育。培养基再次循环, 细胞被培养一周, 以促进生长和附着在动态条件下。一旦组织生长是完整的组织学进行, 以确认的连接和生长的骨髓间充质干细胞和内皮细胞, 在血管和呼吸道的器官。组织学显示在基质支架和小血管血管中, 骨髓间充质干细胞和内皮细胞附着在肺泡内。创造出原生肺组织的外观。

现在, 你已经了解了整个器官的文化, 让我们来看看这项技术的一些实际应用以外的主要重点是再生医学和器官置换。整个器官的培养也可以用来作为一种方法来测试药剂或药物传递装置。例如, 在这项研究中, 胚胎小鼠甲状腺被说明, 培养, 并作为一个器官模型来观察实验药物是如何通过器官和组织运输的。这一模拟最终可能导致更现实的表示药物如何在体内转移到一个器官。最后, 整个器官组织培养可用于研究各种条件下的组织行为。例如, 从牛尾巴上采集椎间盘, 研究椎间盘退变的可能机制。采用专门设计的生物反应器, 在圆盘上诱发机械负荷, 以便更好地了解这些负载如何影响退化。

你刚刚看了朱庇特的整个器官组织培养的视频。你现在应该了解如何在体外培养整个器官, 以及如何在生物工程领域应用这种技术。谢谢收看

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