Ganze Organ Gewebekultur

Bioengineering

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Summary

Ganze Organe können kultivierten ex Vivo mit spezialisierten Bioreaktoren, mit dem Ziel der Reparatur oder den Austausch ganzer Organe sein. Diese Methode verwendet ein Spenderorgan, die alle Zellen, die dreidimensionale Struktur hinterlässt beraubt ist und dann aufgefüllt mit neuen Zellen. Dieses Video zeigt die ganze Orgel-Kultur der Lunge, und wie eine dynamische Kultur, die imitiert, die mechanische Stimulation im Körper benötigt wird, um native Gewebeeigenschaften zu induzieren.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Bioengineering. Ganze Organ Gewebekultur. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

In-vitro-Kulturen von teilweise oder ganze Organe dienen häufig damit genau Modell Gewebe und Organ funktioniert in verschiedenen Testbedingungen. Organs Kultur kann der Decellularization eines ausgeschnittenen Organs oder Entfernung von Zellen, einbeziehen, um die native Orgel-Struktur zu nutzen. Darauf folgt die Recellularization mit neuen Zellen. Die Verwendung von speziellen Bioreaktoren, fließen häufig in den Recellularization Prozess, um Zellwachstum im Körper zu imitieren. Dieses Video stellen die grundlegenden Prinzipien hinter Organs Gewebekultur, und führen Sie das Verfahren im Labor.

Dieser Prozess beginnt mit der Ernte ein Spenderorgan. In diesem Beispiel zeigen wir eine Spender-Lungen von einem Affen. Durch einen Prozess namens Waschmittel Perfusion isolierte Organ systematisch gereinigt von seiner Heimat Zellpopulation durch eine Reihe von Waschungen. Was in einer sterilen azellulärer Orgel-Matrix. Als nächstes ist die Gewebe Matrix recellularized mit spezifischen Zelltypen, wie z. B. eine etablierte Stammzell-Linie. Zellen können auch von der Person, die das technische Gewebe empfängt gespendet werden. Autologe Stammzelltransplantation genannt. Dies mildert Ablehnung und verbessert die Biokompatibilität der Orgel. Alternativ können die Zellen von einem anderen Spender verwendet werden. Allogene Transplantation genannt. Dies kann müssen verfolgt werden, wenn eine ausreichende Anzahl von Zellen aus der potenziellen Empfänger geerntet werden kann. Sobald die Zellen auf der Orgel ausgesät werden, werden Gewebe Bioreaktoren zur Zellproliferation und direkte Gewebewachstum anregen. Diese Reaktoren sollen dynamisch Kultur der Orgel und die native Umgebung gefunden in vivo zu imitieren. Beispielsweise kann die Orgel zu einer peristaltischen Pumpe angeschlossen werden, um die Durchblutung zu simulieren. Nun, da Sie über die Prinzipien der Orgel Kultur gelernt haben, werfen wir einen Blick auf ein Beispiel-Verfahrens unter Beteiligung der gesamten Organs Kultur der Spender-Lungen.

Zunächst den Spender Lunge in einen sezierenden Fach und der Lungenarterie kanülierte durch die Einführung eines weiblichen Luer-Anschluss in den offenen Hohlraum befinden. Ein zweiter weiblichen Luer-Anschluss wird dann in die Trachealkanüle Öffnung eingefügt. Phosphat gepufferte Kochsalzlösung oder PBS mit 30 Einheiten pro Milliliter von Heparin und 5 Mikrogramm pro Milliliter Natrium Nitroprusside ist dann eingeflößt, um die Erweiterung der Blutgefäße und die Beseitigung der eingeschlossenen Luft aus den Lungen zu erleichtern. Die Lösung von natürlichen Rückstoß ausgewiesen ist, und wiederholt zweimal mehr vor dem Verschließen der Kanüle, um die Lösung in der Lunge verbleibende Blut auflösen zu halten. Dann sind beide Vorhöfe zerrissen und die trachealen Luer Kanüle Kappe entfernt ist, um Liquordrainage zu erleichtern. Perfusion wird fortgesetzt mit der PBS, Heparin und Natrium Nitroprusside Lösung, bis so viel Blut wie möglich aus der pulmonalen Gefäßsystem entfernt. Um Decellurization zu beginnen, sind die Lungen aufgeblasen und mit entionisiertem Wasser durchdrungen. Nach fünf arteriellen und vaskuläre Waschgängen sind die Lungen aus dem Wasser entfernt und eingetaucht in ein Detergens Triton, um Zellen zu entfernen, während minimal beeinflussen die Orgel-Matrix genannt. Die Lungen sind zweimal mehr aufgeblasen mit Triton-Lösung vor der Inkubation über Nacht bei vier Grad Celsius. Nach Inkubation werden die Lungen fünf weitere Male mit entionisiertem Wasser gewaschen. Als nächstes die Lungen sind in 2 % Natrium Deoxycholate Lösung getaucht und dann gewaschen mehrere mehrmals mit Wasser und Puffer-Lösung, Decellularization und Entfernung der Zelltrümmer zu erleichtern. Als vollständig reinigte die Orgel wird in sterilen PBS-Lösung bei vier Grad Celsius bis zum Gebrauch gespeichert.

Um das natürliche Verhalten der Lunge zu imitieren kann ein spezialisierte Bioreaktor verwendet werden, wie hier gezeigt. Erstens ist die Hauptkammer des Reaktors mit Kulturmedium, gefüllt, die an die 5 % Kohlendioxid-Atmosphäre equilibriert wurde. Dann wird die Orgel installiert. Einmal verbunden, der Deckel ist gesichert und wird alle Luft aus den Schlauch mit einer Spritze entfernt. Der Bioreaktor wird dann in einer Gewebekultur Inkubator in equilibrate verschoben. Als nächstes sind die Lungen mit etwa, einem vollen Atemzug alle zwei Minuten belüftet. Und das Medium zirkuliert durch das Gefäßsystem über die peristaltischen Pumpe bei ca. 10 Milliliter pro Minute, für eine Gesamtmenge von 30 Minuten.

Für die Aussaat der Lunge Atemwege werden aufgeblasen, mit einer Zelle Aussetzung enthaltende Knochenmark mesenchymalen Stammzellen abgeleitet. Zur recellularize der Alveolen, die für Sauerstoff und Kohlendioxid zuständig sind, Gasaustausch, das in der Lunge stattfindet. Die Lungen sind dann über Nacht, damit die Zellen der decellularized Matrix zuordnen inkubiert. Nach der Inkubation über Nacht Lüftung Initialisierung und die Zellen dürfen in der Orgel-Matrix für mehrere Tage zu wachsen. Nächsten vaskulären Aussaat erfolgt durch die stufenweise Einführung von Endothelzellen mit Hilfe der peristaltischen Pumpe, um die Recellularization der kleinen Schiffe zu initiieren. Und dann kultivierten statisch für mehrere Stunden, um die Entwicklung einer zellulären genaue Orgel zu erleichtern. Kulturmedium wird wieder in Umlauf gebracht, und die Zellen sind für eine Woche zur Förderung von Wachstum und Anlage unter dynamischen Bedingungen kultiviert. Sobald das Gewebewachstum abgeschlossen ist wird Histologie durchgeführt, um die Anlage und das Wachstum der mesenchymalen Stammzellen und Endothelzellen auf das Gefäßsystem und die Atemwege der Orgel zu bestätigen. Die Histologie zeigt die Befestigung von mesenchymalen Stammzellen und Endothelzellen zu den Alveolen innerhalb der Matrix Gerüst und kleinen Kreislauf Gefäße. Erstellen das Aussehen der native Lungengewebe.

Nun, da Sie über die gesamte Orgel Kultur gelernt haben, werfen wir einen Blick auf einige praktischen Anwendungen dieser Technologie außerhalb der primäre Fokus der regenerativen Medizin und Organersatz. Ganze Organ Kultur dient auch als eine Möglichkeit, pharmazeutische Wirkstoffe oder Arzneimittel Lieferung Geräte zu testen. Zum Beispiel in dieser Studie embryonale Maus Schilddrüse wurden explantiert, kultiviert und genutzt als ein Organ-Modell zu beobachten, wie experimentelle pharmazeutischer Wirkstoffe durch die Organ- und Gewebespenden transportiert. Diese Simulation kann letztlich zu realistischere Darstellung führen, wie eine Droge, ist innerhalb eines Organs in-vivo übertragen. Zu guter Letzt kann ganze Orgel Gewebekultur verwendet werden, zu studieren, das Verhalten des Gewebes unter verschiedenen Bedingungen. Z. B. wurden Bandscheiben geerntet von Rinderschwänze, die möglichen Mechanismen der Bandscheibendegeneration zu studieren. Speziell entwickelte Bioreaktoren wurden eingesetzt, um mechanische Belastung auf die Disc zu induzieren, um besser zu verstehen, wie diese Lasten Degeneration auswirken.

Sie haben nur Jupiters Video auf ganze Orgel Gewebekultur angesehen. Sie sollten jetzt verstehen, wie ganze Organe, kultiviert in Vitro und wie diese Technik im Bereich Biotechnik angewendet wird. Danke fürs Zuschauen.

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