全臓器培養

Bioengineering

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Summary

全臓器は培養前のヴィヴォ修理または交換のすべての臓器を目標に特化したバイオリアクターを使用することができます。このメソッドは、新しい細胞をドナー臓器が立体構造を残して、すべてのセルの除去は、再作成を使用します。このビデオは、肺の全体の器官培養を示し、どのように体の機械的刺激を模した動的文化ネイティブの組織プロパティを誘導する必要があるが表示されます。

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JoVE Science Education Database. バイオ エンジニア リング. 全臓器培養. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

部分的または全体の臓器の培養は、順番に正確にモデル組織と臓器機能各種のテスト条件で使われます。全体の器官培養は、ネイティブの器官の構造を利用するために摘出器官または細胞の除去の decellularization を含むことができます。その後に、新しい細胞と recellularization が続きます。特殊なバイオリアクターの使用は、体の組織の成長を模倣する recellularization プロセスに組み込まれています。このビデオは全臓器培養の背後にある基本原理を紹介し、研究室では、手順をデモンストレーションします。

このプロセスは、ドナーの臓器を収穫始まります。この例では、猿からドナー肺を示します。洗剤灌流と呼ばれるプロセスを通じて、ネイティブ セル人口の洗浄のシリーズによって孤立した器官を浄化する体系的には。滅菌無細胞性臓器マトリックスに終って。次に組織のマトリックスは、幹細胞などの特定の細胞型を使用して recellularized です。セルは、設計されたティッシュを受け取っている人によって寄付することができます。自家細胞移植と呼ばれます。これは拒絶反応を軽減し、臓器の生体適合性を高めます。また、別のドナーからの細胞を使用できます。同種移植と呼ばれます。これ追求されるべき十分な細胞数は潜在的な受信者から収穫することはできません必要があります。セルは、器官のシードされて組織バイオリアクター細胞増殖と直接組織の成長を刺激するために使用されます。これらの原子炉は、動的に器官の文化や生体内でネイティブ環境を模倣を目指しています。たとえば、臓器は、血液の流れをシミュレートするために蠕動性ポンプに接続できます。器官培養のプリンシパルを学んだ今、ドナーの肺の全体の器官培養を含む手順の例を見てをみましょう。

ドナーを開始するには、肺は解剖トレイと cannulated 女性ルアーロック コネクタを開いて空洞に導入することにより肺動脈に配置されます。2 番目の女性のルアーロック コネクタに気管の開口部に挿入されます。リン酸緩衝生理食塩水またはヘパリンのミリリットル当たり 30 単位とニトロプルシド ナトリウムの 1 ミリリットルあたり 5 マイクログラムを含む PBS は、血管や肺から閉じ込められた空気の除去の拡大を容易にする、注入します。ソリューションは自然な反跳によって追放され、繰り返す任意の残留血液を溶解する肺のソリューションを保持するためのカニューレをキャッピングする前にさらに 2 回。両心房の裂傷、やルアーの気管カニューレのキャップを削除すると、排液を容易にします。灌流が PBS、ヘパリン ナトリウムのニトロプルシド ソリューションとして多くの血液まで続けて可能性が肺の血管から削除されます。Decellurization は、まず肺が膨張させ、脱イオン水で浸透します。5 つの動脈と血管の洗浄後肺は水から取り外され、トリトン、最小限オルガン マトリックスに影響を与えるしながらセルを削除すると呼ばれる洗剤に浸漬します。肺の膨張が 2 回にはもっと、トリトンのソリューションで、4 つの摂氏温度で一晩インキュベートする前に。孵化後肺は新鮮な純水で、5 回以上を洗っています。次に、肺は 2% ナトリウム デオキシ コール酸溶液に浸漬し、いくつか洗浄水及び緩衝液、decellularization、細胞残屑の除去を容易にすると、複数回。ときに完全に浄化器官は使用するまで 4 つの摂氏温度で滅菌 PBS 溶液に格納されます。

肺の自然現象を模倣するには、特殊なバイオリアクター使用できます、ここで示されているような。まず、原子炉の主室は、5% の二酸化炭素の大気に平衡している培養液でいっぱいです。その後、臓器がインストールされています。一度接続する蓋を確保し、すべての空気が注射器を使用してチューブから削除されます。汚泥は、平衡に組織文化のインキュベーターに移動されます。次に、2 分ごとに肺、約、1 つの完全に息を換気します。媒体が約 10 ミリ リットル/分、30 分の合計で、蠕動ポンプを介して、血管を介して配布されます。

気道播種、肺の膨張している、細胞の懸濁液含まれている骨髄由来間葉系幹細胞。肺胞は、酸素と二酸化炭素を担当、肺で行われるガス交換を recellularize します。肺に、一晩、decellularized の行列に接続するセルを許可するように孵化します。一晩インキュベートした後換気が再開始され、細胞を数日間オルガン行列で成長すること。次血管播種は、蠕動ポンプを使用して小型船舶の recellularization を開始する内皮細胞の段階的な導入が完了です。培養細胞の正確な臓器の開発を容易にするいくつかの時間のために静的にします。培養液中に循環し、成長と動的条件下で添付ファイルを促進するために週の細胞を培養しています。組織の成長が完了すると、添付ファイルと間葉系幹細胞と血管と臓器の気道の血管内皮細胞の両方の成長を確認する組織が実行されます。組織は間葉系幹細胞と血管内皮細胞のマトリックス足場と小血管内にある肺胞への愛着を示しています。ネイティブの肺組織の外観を作成します。

今、あなたは全体の器官培養について学んだ、再生医学、臓器置換の主な焦点の外のこの技術のいくつかの実用的なアプリケーションを見てをみましょう。全体の器官培養は、医薬品や薬物送達デバイスをテストする方法としても使用できます。この研究マウス萌芽期の甲状腺にいた仔培養などとして活用の実験的薬剤を観察する臓器モデルは臓器や組織を通じて転送されます。このシミュレーションはどのように薬のより現実的な表現につながる可能性があります最終的には、体内器官内で転送。最後に、全体の器官培養は、様々 な条件の下で組織の行動を研究する使用できます。たとえば、椎間板が椎間板変性の可能なメカニズムを研究する牛の尾から収穫されました。これらの荷重が変性にどのような影響を与えるかを理解するためにディスク上の機械的負荷を誘導する、特別に設計されたバイオリアクターが採用されました。

ゼウスのビデオ全体の臓器培養のだけ見た。あなたはどのように全体の器官を理解する必要があります今、培養試験管とバイオ エンジニア リング分野にこの手法をどのように適用することができます。見ていただきありがとうございます。

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