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Bioengineering

3 차원 동적 문화 시스템과 다층된 중간 엽 줄기 세포 시트의 건설

Published: October 20, 2018 doi: 10.3791/58624
* These authors contributed equally

Summary

이 문서에는 유리한 줄기 세포 재산으로 다층된 줄기 세포 시트를 건설 하기 위한 효율적이 고 실현 가능한 방법을 제공 합니다.

Abstract

줄기 세포 치료 보여줍니다 유망한 재생성 하는 손상 된 장기 및 조직, 미래 및 셀 시트 기술 낮은 세포 보존 및 대상 영역 내에서 가난한 생존을 향상 시키기 위해 개발 되었습니다. 그러나, 생체 외에서 건설 과정 중 줄기 세포 bioactivity를 유지 하 고 셀 시트 내의 셀 금액 증가 대 한 솔루션은 절실히 필요 합니다. 여기,이 프로토콜은 유리한 줄기 세포 bioactivity와 최적의 운용성 다층된 셀 시트를 만들기 위한 메서드를 제공 합니다. Decellularized 돼지 심장 (DPP) 셀 시트 발판으로2 (PLA2) decellularization 메서드 phospholipase에 의해 준비 되 고 쥐 골 수 중간 엽 줄기 세포 (BMSCs) 절연 및 시드 셀으로 확장. 임시 다층된 셀 시트 구조는 RAD16를 사용 하 여 건설-나 펩타이드 하이드로 겔. 마지막으로, 셀 시트 동적 관류 시스템을 3 차원 (3D) 구조를 안정화할와 교양 그리고 셀 시트는 48 시간 문화에 체 외에얻을 수 있었습니다. 이 프로토콜 다층된 줄기 세포 시트를 건설 하기 위한 효율적이 고 실현 가능한 방법을 제공 하 고 셀 시트 유리한 줄기 세포 치료 제품으로 미래에 개발 될 수 있습니다.

Introduction

줄기 세포 치료; 많은 질병에 대 한 효과적인 치료로 보고 되었습니다. 그러나, 낮은 세포 보존 및 대상 영역 내에서 가난한 생존 기존의 줄기 세포 주입을 다음과 같은 중요 한 문제 남아 있다. 이 문제를 해결 하려면 조직 공학 과학자 셀 시트 기술 개발. 그대로 세포 외 매트릭스 monolayered 셀 시트 온도 응답 문화 접시1을 사용 하 여 첫째로 준비 되었다 그리고 그것의 후속 연구 보고 줄기 세포 보존 및 infarcted는 내 생존의 중요 한 개선 지역2,3. 방법 중에서 다층된 셀 시트 구성 보고 되었습니다 셀 생존과 셀 시트 치료 효과3,4를 개선 하기 위한 효과적인 전략으로. 그 이후, 과학자 들은 셀 금액, 줄기 세포 속성 및 셀 시트의 기계적 성질을 향상 시키기 위해 다른 셀 시트 공법을 개발 했습니다. 지금까지 특정 유형의 셀 시트 건설 되 고 심근 경색5, 연골 부상6, 치료에서 공부 하 고 피부 상처7.

줄기 세포 이식 전에 bioactivity 손상된 조직 재생에 새로운 영향 그리고 다른 셀 시트 건설 전략 줄기 세포에 다른 효과가지고. 한 손으로, confluent 셀 시트, 고밀도 줄기 세포만 이루어져 고 자연 세포 외 매트릭스 스태킹 monolayered 셀 시트8 하거나 자기 조직 공학 기법9를 사용 하 여 얻을 수 있습니다. 다른 한편으로, 연구원은 적절 한 기계적 강도 제공 하 여 세포 성장10,11,12, 허용 되도록 영양 밀도 시드 낮은 줄기 세포 지원 다른 건설 기계 개발 공급. 그러나, 이러한 방법에도 불구 하 고 다층된 셀 시트 구조 내에서 낮은 효율적인 영양 공급 체 외에 건설 기간 동안 주요 관심사 남아 있습니다. 따라서, 효율적이 고 실현 가능한 셀 시트 건설 시스템이 급히 필요 합니다.

이 프로토콜 multilayeredmesenchymal 줄기 세포 (MSC) 셀 시트를 준비 하는 단계를 설명 합니다. 이 건설 시스템에서 셀 시트 기계적 강도 DPP에 의해 제공 됩니다. 이 비 계에 따라, 3D 셀 구조 건설 수 있습니다 신속 하 게 RAD16와 함께-난 펩 티 드 히드로, 동적 관류 시스템 문화 다층된 셀 시트 3D 셀 시트 구조를 안정화 하 고 충분 한 영양을 제공 하기 위해 사용 된다 셀에 대 한 공급입니다. 이 시스템을 사용 하 여, 다층된 BMSC 시트 성공적으로 준비 하 고 쥐 심근 경색 모델13에 대 한 최적의 치료 효과 전시.

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Protocol

모든 줄기 세포 및 동물 실험 절차 관리 및 실험 동물의 사용에 대 한 국가 가이드의 윤리 지침에 따라 실시 되었고 제 남 대학교 동물 관리 및 사용 위원회 (광저우, 중국)에 의해 승인.

1. PLA2 Decellularization와 DPP 발판의 준비 방법14

주: PLA2 decellularization 방법의 회로도 대 한 그림 1A 를 참조 하십시오.

  1. 100 mL 200 U/mL PLA2 솔루션의 준비. 탄산 버퍼 솔루션의 198 mL에 0.5 g의 나트륨 deoxycholate 및 PLA2 의 2 개 mL를 추가 합니다. 이 솔루션의 준비 후 24 시간 안에 사용 되어야 한다.
  2. 도살에서 신선한 돼지 심장 막 (FPP)을 얻습니다 그리고 1 시간 이내 실험실 돌아갑니다.
    참고:는 FPP 저장 되어야 한다 4 ° C에서 수송 하는 동안. 단계 1.2 1.10 온도 제어 물 욕조에 지속적인 동요와 함께 실시 한다.
  3. 철저 하 게 세척 1% 페니실린-스 10 ° Cfor 10 분에 500 mL 비 커에 포함 된 인산 염 버퍼 솔루션 (PBS)의 200 mL와 FPP 2 x이이 단계를 반복 합니다.
  4. FPP는 2 개의 층으로 분할 하 고 집게와가 위 지방 조직 제거 합니다.
    참고: 모든 20 분의 지방 조직을 제거 하는 동안 PBS의 50 mL를 추가 하 여 젖은 FPP 유지.
  5. 가 위는 FPP 10 x 10 cm2 조각으로 모양. 워시 200ml 탄산 버퍼 솔루션 (CBS)의 2 배가이 단계를 반복 하는 10 분에 대 한 1% 페니실린-10 ° C에서 500 mL 비 커에 스를 포함와 FPP.
  6. 순수한 물에는 FPP를 전송 하 고 12 h 10 ° C에서 그것을 담가.
  7. 200 U/mL PLA2 와 6 h 37 ° C에서 0.5% (w/v) 나트륨 deoxycholate 솔루션을 포함 하는 CBS의 50 mL 10 x 10 cm2 샘플을 담근 다.
  8. 이 단계 2 x 10 분 반복 10 ° C에서 1% 페니실린-스를 포함 하는 CBS와 샘플을 씻으십시오.
  9. 200 U/mL PLA2 , 2 h 37 ° C에서 0.5% (w/v) 나트륨 deoxycholate 솔루션을 포함 하는 CBS의 50 mL에 각 샘플을 담근 다.
  10. 워시 샘플 2 h. 반복 10 ° C에서 1% 페니실린-스를 포함 하는 CBS와 10 x에 대 한이 단계 적어도. 샘플 평면 접시에 놓고 55 ° c.에 오븐을 일정 한 온도에서 일정 무게를 건조
    참고: 샘플 완전히 건조 해야 합니다. 무게 DPP 샘플 마다 10 분 하 고 반복 하는 3 배 또는 무게까지 더 이상 변경.
  11. 판형으로 각 DPP 샘플 10.5 m m 직경 원형으로 모양. 살 균 밀봉된 봉투에 각 DPP를 팩.
  12. 감마 방사선 (kGy 25)에 의해 DPP 샘플을 소독. 사용 하기 전에 4 ° C에서 DPP 샘플을 저장.
    참고: 모든 샘플은 4 ° c.에 6 달까지 동안 저장 될 수 있다

2. 셀에 대 한 준비 시트 건설

  1. 오토 클레이 브 모든 악기와 121 ° C에서 조직 캐리어 구성 요소 1.5 mL 원심 튜브, 겸 자를 포함 하 여 30 분, 집게가 위, 이빨에 대 한 흑인 기지 (조직 캐리어 구성 요소), 그리고 백색 긴장 반지 (조직 캐리어 구성 요소).
  2. 무 균 10% 자당 해결책의 20 mL를 준비 합니다. 자당의 2 세대 무게와 초순 물 18 mL에 자당 분해. 30 분 또는 0.22 μ m 필터 필터 솔루션에 대 한 121 ° C에서 10% 자당 해결책 압력솥.
  3. 고압 가스를 포함 하 여 30 분 동안 121 ° C에서 동적 관류 시스템 장치 교환 장비, 500ml 유리병, 관류 문화 컨테이너 및 연결 튜브.
  4. 압력가 마로 소독 기기 및 조직 캐리어 구성 요소를 준비 합니다. 문화 접시에 조직 캐리어의 검은 기본 부분을 넣어.
  5. 말린된 DPP 비 계를 선택 하 고 검은 기지의 중심에 그것을 넣어. 민 비 계에 흰색 긴장 반지를 넣고 조직 캐리어에 그것을 해결.
    참고: 확인 발판은 완전히 조직 캐리어에 고정 블랙 기지와 흰색 긴장 반지 사이 차이가 있다. 그렇지 않다면 조직 캐리어를 분리 하 고 다시 발판을 해결.
  6. 재 위한 DPP 발판에 문화 매체의 100 µ L를 추가 합니다.
    참고: 발판 조직 캐리어에 잘 고정 하지 않습니다, 경우 문화 매체 문화 접시에 침투 됩니다.
  7. 37 ° C 배양 기에는 비 계를 넣고 15 분 동안 담가 수 있습니다.

3. 셀 시트 건설에 대 한 셀의 준비

참고:이 프로토콜은 100 mm 접시를 사용 하 여 세포 배양. 다층된 셀 구조 건설의 회로도 그림 1B 를 참조 하십시오.

  1. BMSCs13를 격리 합니다.
    참고:이 메서드는 다중된 MSC 셀 시트를 건설 하기 위한 설계 되었습니다. 쥐 BMSCs이이 프로토콜에 사용 됩니다. BMSCs는 전체 골 부착 방법을 사용 하 여 격리 되며는 BMSCs 확장 된 시험관에 충분 한 셀 크기를.
    1. 고압 121 ° C에서 30 분, 집게,가 위, 이빨된 집게, 등 악기. 2 mL 주입 주사기와 BMSC 문화 매체 (Dulbecco의 수정이 글의 중간 [DMEM], 10% 태아 둔감 한 혈 청, 1% 글루타민, 및 1% 페니실린-스)를 준비 합니다.
    2. 자 궁 경부 척추 전위에 의해 3 주 된 남성 Sprague-Dawley (SD) 쥐를 안락사. 100 mL 비 커 5 분에 75% 알코올 솔루션의 동물을 담근 다.
    3. 비 커에서 동물을가지고 고 작업 테이블에 발생 하기 쉬운 장소. 집게와가 위는 동물의 뒷면에 피부를 incise. 피부와 근육 조직을 노출 허벅지 화관을 격리 합니다.
    4. 허벅지 화관을 분리 하 고 30 mL PBS의 50 mL 원심 분리기 튜브에서에 넣어. 1 개의 관으로 두 허벅지 화관을 놓습니다. 원심 분리기 튜브 조직을 철저 하 게 씻어 소용돌이. 2 x이이 단계를 반복 합니다.
    5. 가 위는 화관의 양쪽 끝을 잘라 고 골 수 구멍을 노출.
    6. BMSC 문화 매체의 2 개 mL를 주입 주사기와 발음. 골 수 구멍에 바늘을 삽입 하 고 문화 매체와 골 수 밖으로 플러시. 한 100 m m 문화 접시에 모든 두 허벅지 화관 밖으로 플러시.
    7. 각 100 m m 문화 요리 문화 접시에 배양의 2 개 mL를 추가 합니다. 문화 요리 72 h에 대 한 정적 문화와 37 ° C 배양 기에 넣어.
    8. 인큐베이터에서 문화 접시를 꺼내. 신선한 문화 매체의 6 mL에는 상쾌한을 바꿉니다.
    9. 기본 BMSCs 현미경으로 관찰 합니다. 이것 다음, 모든 5-7 d는 BMSCs 통로.
  2. 인큐베이터에서 세포를 가져가 라. 현미경으로 세포를 관찰 하 고 셀 시트 건설에 대 한 적합 한 셀을 선택 합니다. BMSCs에 도달 80%-90% 합류, 시드 셀으로 셀을 선택할 수 있습니다.
  3. 문화 요리에서 문화 매체를 제거 합니다. 부드럽게 따뜻한 PBS의 2 mL로 세포 세척. 문화 요리에서 모든 PBS를 제거 하 고 확실히 더 액체 남아. 접시에 0.25 %trypsin (또는 다른 출신과 솔루션)의 2 개 mL를 추가 하 고 3 분 동안 37 ° C에서 품 어.
  4. 문화 매체의 2 개 mL를 추가 하 여 트립 신 효과 중지 하 고 부드럽게 씻어 접시에서 셀. 새로운 15ml 원심 분리기 튜브에 세포 현 탁 액을 전송 합니다. Centrifugate 225 x g 5 분에 셀.
  5. 제거는 상쾌한. 10% (w/v) 자당 솔루션의 3 mL와 함께 셀 resuspend
    참고: 다음 단계에서 균일 한 셀-히드로 혼합물을 얻기 위하여 세포를 씻어 10% (w/v) 자당 솔루션 사용 됩니다.
  6. 세포 현 탁 액의 10 µ L 발음과 hemocytometer와 셀 번호. 다음 단계에 필요한 볼륨을 계산 합니다. 한 셀 시트, 3 백만 BMSCs 사용 됩니다.
  7. 3 백만 세포를 추출 하 고 새로운 15ml 원심 관으로 그들을 전송. 5 분에 대 한 225 x g 에서 셀 원심
  8. 제거는 상쾌한. 10% (w/v) 자당 해결책의 1 mL와 함께 셀 resuspend 1.5 mL 원심 분리기 튜브에 세포 현 탁 액을 전송 합니다.
    참고: 셀 하이드로 겔 혼합물을 준비 도움이 됩니다 1.5 mL 원심 튜브를 사용 하 여.
  9. 원심 260 xg 에서 셀에 대 일 분 완전히 제거는 상쾌한 셀 앙금을 얻을.

4. 준비는 BMSCs는 RAD16의-나 펩 티 드 히드로 혼합물

주: 다층된 셀 구조 건축의 설계도 대 한 그림 1B 를 참조 하십시오.

  1. 1.5 mL 원심 관에 10% (w/v) 자당 솔루션의 20 µ L를 추가 합니다. 부드럽게 resuspend는 BMSCs 하 고 균일 한 현 탁 액.
    참고:는 물의 resuspension 동안 모든 거품을 생성 하지 않습니다.
  2. RAD16의 20 µ L 추가-난 펩 티 드 하이드로 겔 현 탁 액의 상단에. 부드럽게 저 어는 RAD16-나 피 펫 팁과 펩 티 드와 셀 서 스 펜 션. 세포 현 탁 액 및 히드로 함께 혼합 되어, 부드럽게 플라스틱 혼합물 몇 번.
  3. 조직 캐리어에서 DPP 발판에 밖으로가 고 부드럽게 피 펫 팁 문화 매체를 발음.
    주: DPP 비 계는 완전히 셀 하이드로 겔 혼합물을 추가 하기 전에 리하이드레이션 된 확인 하십시오.
  4. 혼합물을 발음 하 고 균등 하 게 DPP 비 계에 그것을 추가.
    참고: 혼합물의 전체 볼륨에 대 한 될 것 이라고 40-50 µ L. 발판의 외부에는 센터에서 한 번에 혼합 10 µ L을 추가 하는 것이 좋습니다.
  5. 조직 캐리어의 하단에 문화 매체의 1 mL를 추가 합니다. 5 분 동안 37 ° C 배양 기에서 셀 시트를 넣어.
  6. 인큐베이터에서 셀 시트를 꺼내. 부드럽게 문화 접시에 배양의 4 mL를 추가 하 고 셀 시트를 담가. 정적 문화의 2 h 37 ° C 배양 기에서 셀 시트를 넣어.

5. 동적 문화 시스템을 사용 하 여 3 차원 다층된 셀 시트의 생체 외에서 문화

참고: 3D 동적 시스템의 회로도 그림 1C 참조.

  1. 연동 펌프, 가스 교환 장비, 500ml 유리병, 관류 문화 컨테이너 및 연결 튜브를 포함 하 여 동적 관류 시스템을 준비 합니다. 그림 2와 같이 동적 관류 시스템을 조립.
  2. 문화 매체의 200 mL 소독 유리 병에 추가 합니다. 문화 컨테이너의 챔버에 셀 시트를 삽입 합니다.
    참고: 셀 시트의 상부 표면 방향에 주의.
  3. 조직 컨테이너에 문화 매체의 3 개 mL를 추가 하 고 컨테이너를 닫습니다. 인큐베이터에서 동적 관류 시스템을 넣고 펌프를 시작. 연동 펌프의 유량 8 mL/분 문화에로 설정 셀 시트 48 h에 대 한 동적 관류 시스템.

6. 취득 다층된 MSC 셀 시트

  1. 고압 기기 및 조직 캐리어 구성 요소 1.5 mL 원심 관, 이빨된 집게, 집게, 등 30 분 동안 121 ° C에서.
  2. 컨테이너에 문화 매체의 공급 중지 유리 병에서 입력된 덕트를 당겨.
    참고: 때 문화 컨테이너 비어 연동 펌프를 중지 합니다.
  3. 문화 컨테이너에서 셀 시트를 꺼내와 문화 접시에 그것을 넣어.
  4. 한 집게를 사용 하 여 조직 캐리어를 고정 하 고 다른 이빨된 집게를 사용 하 여 검은 기지에서 흰색 긴장 반지를 구분. 마지막으로, 다중된 BMSCs 셀 시트를 구하십시오.
  5. 짧은 보존에 대 한 각 셀 시트는 집게와 원심 1.5 mL 튜브에 전송 수 있습니다. 민 비 계 원심 튜브의 내부 벽에 붙어 있어야 한다 고 셀 시트 전파 한다 원심 분리기 튜브에 가능한 한 많이 밖으로.
  6. 부드럽게 셀 시트 몰입할 원심 관에 문화 매체의 1 mL를 추가 합니다. 원심 관의 뚜껑을 닫고 4 ° c.에 셀 시트 저장
    참고: 셀 시트 이식 하거나 최대한 빨리 분석 되어야 한다. 4 h 이내 셀 시트를 사용 하는 것이 좋습니다.

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Representative Results

다층된 줄기 세포 시트 건설의 회로도 그림 1에 표시 됩니다. PLA2 decellularization 메서드에 의해 셀 시트 발판을 준비 하는 것은 첫 번째 단계입니다. 발판을 바탕으로, RAD16-1 펩 티 드 히드로와 줄기 세포를 혼합 하 여 임시 3D 셀 구조는 건설 한다. 유리한 줄기 세포 bioactivity와 최적의 기계적 강도 다층된 셀 시트를 얻으려면 셀 시트 동적 관류 시스템에 양식입니다. 동적 영양 공급에서 줄기 세포는 증식 하 고 다층된 셀 시트 셀 연락처 설정 허용 되 고 ~ 24-72 최종 안정 다층된 셀 시트 제품을 얻을 수 있습니다-시간 재배.

이 경우에, 셀 시트 발판 DPP PLA2 decellularization 방법에 의해 준비 된다. 말린된 DPP의 외관은 평면, 부드럽고 반투명 (그림 3A). PLA2의 특정 lyse 효과 때문에 이종 세포 제거 될 수 있다 완전히 동안 DPP 비 계 내에서 천연 콜라겐의 열 대권 외 잘 보존 된 (그림 3B), 그리고이 유지 관리 하는 것이 중요 합니다 기계적 강도와 발판의 생체 적합성입니다. 또한, 줄기 세포 성장을 지원 하는 비보에 재생13개선 성장 인자 제어 릴리스 시스템으로는 건설 기계를 수정할 수 있습니다.

줄기 세포 합류 ~ 80%-90%에 도달, 셀 문화 접시에서 격리 되 고 10% 자당 해결책으로 세척. 원심, 후 세포는 RAD16와 함께 혼합-난 펩 티 드 히드로 rehydrated DPP 발판에 추가. 임시 다층된 구조 2 시간 정적 문화를 따라 형성 된다. 마지막으로, 다중된 BMSC 시트 제품 (그림 4) 동적 관류 시스템에서 48 시간 문화에 따라 취득 된다. 민 비의 지원, 셀 시트 겸 자와 함께 쉽게 조작 될 수 있습니다 그리고 그것은 보존 될 수 일시적으로 4 ° C에서 1.5 mL 튜브에 문화 매체에서 4 시간에 대 한 검사 또는 이식 (그림 4) 하기 전에. 면역 형광 검사 결과 쇼를 얼룩이 지는 BMSCs는 CD90 및 CD29 줄기 세포 표식에 대 한 매우 긍정적인. CD29 CD90의 다층된 셀 시트 보기 높은 수준 내에서 BMSCs 셀 시트 시공 후 (그림 5).

Figure 1
그림 1 : 다층된 줄기 세포 시트 건설의 순서도. (A) 자연 세포 외 매트릭스는 DPP 비 계에서 잘 보존 되는 FPP 내의 다른 유형의 셀 파괴 하는 PLA2 decellularized 메서드를 사용 하 여. (B) DPP 비 계에 따라, 임시 다층된 셀 구조는 줄기 세포를 혼합 하 고 각자 펩 티 드 히드로 조립 하 여 건설. (C)에 따라, 셀 시트 3D 동적 시스템에서 경작 하 고 줄기 세포 증식 및 동적 영양 공급에서 셀 연락처 설정 것으로 예상 된다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2 : 조직 캐리어 및 동적 관류 시스템. (A)이 패널 쇼는 13 m m 직경 조직 캐리어. (B)이이 패널 동적 관류 시스템의 어셈블리를 보여 줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3 : 모양과 DPP의 열 대권 외. (A)이이 패널 10.5 m m 직경 DPP 장비의 외관을 보여줍니다. (B)이이 패널 DPP 발판의 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 결과의 대표 이미지를 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4 : 다층된 BMSC 시트의 모습. (A)이이 패널 표시 다층된 BMSC의 모양을 내 조직 캐리어 시트 합니다. (B) 그대로 다층된 BMSC 시트 겸 자에 의해 개최 됩니다. (C - D) 다층된 셀 시트 사용 하기 전에 1.5 mL 튜브에 일시적으로 보존 될 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5 : 면역 형광 BMSC 마커 식의 결과 얼룩. (A)이이 패널 쇼 면역 형광 셀 시트 건설 하기 전에 BMSCs의 결과 얼룩이 지기 (B)이이 패널 면역 형광 얼룩 다층된 BMSC 시트 섹션의 결과 보여줍니다. CD90 (녹색) 및 CD29 (빨간) 긍정적으로 BMSCs와 셀 시트에 표현 되었다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

현재 프로토콜 다층된 MSC 시트를 생성 하는 효율적인 방법을 보고 합니다. 이 셀 시트는 최적의 기계적 강도, 높은 셀 시드 밀도, 및 유리한 줄기 세포 bioactivity를 전시 한다. 예를 들어 BMSCs를 사용 하 여, 3 차원 셀 구조는 신속 하 게 구성 RAD16-나 펩타이드 하이드로 겔. 동적 관류 시스템에서 경작 되 고, 후 다층된 BMSC 시트 성공적으로 획득 하 고는 BMSCs 줄기 세포 표식의 높은 식 유지.

임시 다층된 셀 구조를 건설 하는 것은 프로토콜의 중요 한 단계입니다. RAD16-난 상업 히드로 펩 티 드, 그리고 1% 아미노산 및 99% 물으로 구성 됩니다. 여러 연구 보고이 펩 티 드 히드로 ECM 자연을 모방 수 있습니다 줄기 세포 증식과 생존15,,1617에 대 한 도움이 됩니다. 현재 프로토콜 (10% 자당 해결책의 20 µ L)에서 3 백만 MSC 정지 RAD16의 20 µ L를 혼합 했다-난 펩 티 드 하이드로 겔. 세포 현 탁 액 및 펩타이드 하이드로 겔의 볼륨 비율 1:1 이었다. 이 펩 티 드 히드로 환경 pH 값에 민감한 이며 pH 값에서에서 변경 될 때 산 성 중립 펩 티 드 분자 자동으로 3D 네트워크 형성. 세포 표면 입자를 포함 하기 때문에 셀 혼합물에서에서 변경 액체 히드로 영향에는 짧은 시간에도 셀의 혼합. 유리한 셀 하이드로 겔 세포 현 탁 액 및 펩타이드 하이드로 겔의 동등한 혼합물 및 셀 혼합물 균등 하 게 발판에 추가 될 수 있습니다. 연구원은 시드 셀 번호, 자당 솔루션 볼륨, 그리고 그들의 실제 필요에 따라 펩 티 드 히드로 볼륨을 변경 하 여 혼합 상태를 최적화할 수 있습니다. 그것은 가치가 10% 자당 해결책으로 셀을 세척 하는 통지를 그리고 셀 하이드로 겔 혼합물을 균등 하 게 혼합 프로토콜의 중요 한 단계는 고르지 혼합물 큰 셀 손실 및 불안정 한 임시 다층된 구조를 발생할 수 있습니다.

DPP 발판에 셀 하이드로 겔 혼합물을 추가한 후 다층된 셀 시트 구조의 기계적 강도 약한 때문에 펩 티 드 히드로 네트워크 장기 다층된 셀 구조를 유지 하 고 셀에 강하지 않다 연결 및 ECM 분 비 셀 시트의 안정성을 향상 시키기 위해 필요 합니다. 또한, 문화 매체의 동적 침투 줄기 세포 증식 동안 부족 한 영양 공급이 세포 apoptosis를 일으키는 원인이 되며 셀 밀도 줄일 다층된 셀 구조에서 셀 연락처를 구축을 용이 하 게 수 있습니다. 셀의13장. 따라서, 동적 관류 시스템 다층된 셀 시트 구조 안정화에 대 한 중요 하다. 또한, 특정 줄기 세포 유형 및 밀도 시드 셀 문화 매체의 적절 한 흐름 속도 조정 한다. 또한, DPP 비 계 및 다층된 셀 구조 사이 약한 기계적 연결 다층된 세포 층과 발판의 발생할 수 있습니다 현재 공법의 제한 남아 있습니다. 따라서, 추가 연구 필요 3D 하이드로 겔 비 계 및 DPP 비 계의 기계적 생체 적합성을 향상 합니다.

지금까지, 조직 공학 과학자18 세포 내 피 coculturing와 같은 효율적인 영양 공급 시스템에서 생체 외에서설정 하 고 사용 하 여 다공성 비 계19에 집중 되어 있다. 그러나, 3D 구조 내에서 영양 침투성 전통적인 정적 3D 문화 시스템에 낮은 이며 줄기 세포 생존 능력에 크게 영향을 받을 것입니다. 이 경우에 동적 관류 시스템을 사용 하 여 줄기 세포 생존 능력을 유지 하기 위해 충분 한 영양 공급을 제공할 수 있습니다. 이 프로토콜을 사용 하는 다층된 BMSC 시트 개선 심장 기능 및 신생 쥐 심근 경색 모델13에. 높은 셀 부하 및 유리한 줄기 세포 재산 줄기 세포 시트 제품을 구성 하는 것은 조직 재생에 중요 한입니다. 이 효율적인 생성 된 메서드를 사용 하 여 다층된 줄기 세포 시트의 다른 종류는 시드 줄기 세포 유형 상피 줄기 세포 시트, 신경 줄기 세포 시트, 또는 심장 줄기 세포 시트 등을 변경 하 여 건설 수 있습니다. 더 탐험 및 다층된 줄기 세포 시트에 대 한 대안을 더 많은 조직 재생에 대 한 응용 프로그램을 확장으로 예상 된다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 작품은 국립 자연 과학 재단의 중국 (보조금 번호 31771064);에 의해 지원 되었다 과학 및 기술 계획 프로젝트의 광 동성 (보조금 번호 2013B010404030, 2014A010105029, 및 2016A020214012); 과학 및 기술 계획 프로젝트의 광저우 (보조금 번호 201607010063); 그리고 학부 혁신 및 기업가 정신 교육 프로그램 (보조금 번호 201610559028); 젊은 과학자의 중국 (부여 번호 31800819)는 국립 과학 재단.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Phospholipase A2 Sigma-Aldrich P6534
Sodium deoxycholate Sigma-Aldrich D6750-100G
Phosphate buffer Gibco BRL 89033
Penicillin streptomycin / amphotericin  Gibco BRL 15640055
Buffer bicarbonate Sigma-Aldrich C3041
Table concentrator Changzhou Aohua Instrument Co. KT20183
Dulbecco's Modified Eagle Medium(DMEM) Corning Cellgro 10-014-CVR
South American fetal bovine serum  Gibco BRL 10270-106/P30-3302
L-Glutamine Corning Cellgro 25-005-CI
0.25% Trypsin/2.21 mM EDTA Corning Cellgro 25-053-CI
Biosafety cabinet Esco,Singapore AC2-2S1
Constant temperature incubator  Esco,Singapore CLS-170B-8
Centrifuge tube  Corning 430790
EP tube Axygen 31617934
Centrifugal machine TOMOS 1-16R 
Sucrose Sigma-Aldrich S9378-500G
Pura Matrix  BD 354250
Dynamic perfusion culture system Minucells and Minutissue D-93077
Peristaltic pump Ismatec IPC N8
Pump tubing Ismatec Nr.1306
MINUSHEET 1300  Regensburg tissue carrier components 
MINUSHEET Regensburg dynamic perfusion system 
MINUSHEET 0006 Regensburg gas exchange equipment 
MINUSHEET 0002 Regensburg 500 mL glass bottle 
MINUSHEET 1301 perfusion culture container 

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References

  1. Miyahara, Y., et al. Monolayered mesenchymal stem cells repair scarred myocardium after myocardial infarction. Nature Medicine. 12 (4), 459-465 (2006).
  2. Narita, T., et al. The use of cell-sheet technique eliminates arrhythmogenicity of skeletal myoblast-based therapy to the heart with enhanced therapeutic effects. International Journal of Cardiology. 168 (1), 261-269 (2013).
  3. Narita, T., et al. The Use of Scaffold-free Cell Sheet Technique to Refine Mesenchymal Stromal Cell-based Therapy for Heart Failure. Molecular Therapy. 21 (4), 860-867 (2013).
  4. Matsuo, T., et al. Efficiently Piled-Up Cardiac Tissue-Like Sheets With Pluripotent Stem Cell-Derived Cells Robustly Promotes Cell Engraftment and Ameliorates Cardiac Dysfunction After Myocardial Infarction. Circulation. 128 (22), (2013).
  5. Alshammary, S., et al. Impact of cardiac stem cell sheet transplantation on myocardial infarction. Surgery Today. 43 (9), 970-976 (2013).
  6. Chen, G. P., et al. The use of a novel PLGA fiber/collagen composite web as a scaffold for engineering of articular cartilage tissue with adjustable thickness. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 67a (4), 1170-1180 (2003).
  7. Cerqueira, M. T., et al. Human Adipose Stem Cells Cell Sheet Constructs Impact Epidermal Morphogenesis in Full-Thickness Excisional Wounds. Biomacromolecules. 14 (11), 3997-4008 (2013).
  8. Sasagawa, T., Shimizu, T., Sekiya, S., Yamato, M., Okano, T. Comparison of angiogenic potential between prevascular and non-prevascular layered adipose-derived stem cell-sheets in early post-transplanted period. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 102 (2), 358-365 (2014).
  9. Ishii, M., et al. Multilayered adipose-derived regenerative cell sheets created by a novel magnetite tissue engineering method for myocardial infarction. International Journal of Cardiology. 175 (3), 545-553 (2014).
  10. Godier-Furnemont, A. F., et al. Composite scaffold provides a cell delivery platform for cardiovascular repair. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 108 (19), 7974-7979 (2011).
  11. Liu, Y., et al. Electrospun nanofibrous sheets of collagen/elastin/polycaprolactone improve cardiac repair after myocardial infarction. American Journal of Translational Research. 8 (4), 1678-1694 (2016).
  12. Arana, M., et al. Epicardial delivery of collagen patches with adipose-derived stem cells in rat and minipig models of chronic myocardial infarction. Biomaterials. 35 (1), 143-151 (2014).
  13. Wang, Y., et al. Preparation of high bioactivity multilayered bone-marrow mesenchymal stem cell sheets for myocardial infarction using a 3D-dynamic system. Acta Biomaterialia. 72, 182-195 (2018).
  14. Wu, Z., et al. The use of phospholipase A(2) to prepare acellular porcine corneal stroma as a tissue engineering scaffold. Biomaterials. 30 (21), 3513-3522 (2009).
  15. Degano, I. R., et al. The effect of self-assembling peptide nanofiber scaffolds on mouse embryonic fibroblast implantation and proliferation. Biomaterials. 30 (6), 1156-1165 (2009).
  16. Lampe, K. J., Heilshorn, S. C. Building stem cell niches from the molecule up through engineered peptide materials. Neuroscience Letters. 519 (2), 138-146 (2012).
  17. Cui, X. J., et al. Transplantation of Mesenchymal Stem Cells with Self-Assembling Polypeptide Scaffolds Is Conducive to Treating Myocardial Infarction in Rats. Tohoku Journal of Experimental Medicine. 222 (4), 281-289 (2010).
  18. Jun, I., et al. Spatially Assembled Bilayer Cell Sheets of Stem Cells and Endothelial Cells Using Thermosensitive Hydrogels for Therapeutic Angiogenesis. Advanced Healthcare Materials. 6 (9), (2017).
  19. Chen, C. H., et al. Porous tissue grafts sandwiched with multilayered mesenchymal stromal cell sheets induce tissue regeneration for cardiac repair. Cardiovascular Research. 80 (1), 88-95 (2008).

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3 차원 동적 문화 시스템과 다층된 중간 엽 줄기 세포 시트의 건설
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Wang, Y., Lu, C., He, C., Chen, B.,More

Wang, Y., Lu, C., He, C., Chen, B., Zheng, Y., Zheng, J., Zhang, J., Wu, Z. Construction of a Multilayered Mesenchymal Stem Cell Sheet with a 3D Dynamic Culture System. J. Vis. Exp. (140), e58624, doi:10.3791/58624 (2018).

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