השרשת נגזר hiPSC תיקונים שריר הלב לאחר פציעה שריר הלב במודל שפן
Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול להצפנה אינדוקציה של שמאל cryoinjury חדרית ואחריו ההשתלה של תיקון שריר הלב, נגזר iPS-התא האנושי cardiomyocytes במודל של שפן.
Abstract
בשל יכולת התחדשות מוגבלת של הלב ביונקים למבוגרים, אוטם שריר הלב גורמת לאובדן בלתי הפיך cardiomyocytes. אובדן זה של כמויות רלוונטיים של שריר הלב מסה יכול להוביל לאי-ספיקה. מלבד השתלת לב, אין אפשרות טיפול מרפא עבור לאי-ספיקה סופנית. בתקופות של מחסור תורם איברים, איבר עצמאי לטיפול לאופנים נחוצים. שמאל-חדרית לסייע התקנים הם אפשרות טיפול מבטיח, אולם, במיוחד כמו טיפול היעד, מוגבל על ידי שלה תופעות הלוואי כמו שבץ, זיהומים, לפרקים. בשנים האחרונות נחקרו מספר אסטרטגיות תיקון הלב כולל הזרקת תאי גזע, לב אבות או הנדסת רקמות שריר הלב. השיפורים האחרונים ב ביולוגיה של התא מאפשרים הבידול של כמויות גדולות של cardiomyocytes שמקורם בתאי גזע pluripotent המושרה אנושי (iPSC). אחת האסטרטגיות תיקון הלב כעת תחת הערכה היא להשתיל רקמה לב מלאכותי. רקמת הלב מהונדסים (בובה) היא רשת תלת מימדי cardiomyocyte שנוצר במבחנה, עם מאפיינים פונקציונליים של רקמת הלב מקורית. יצרנו בובה-תיקוני מ cardiomyocytes hiPSC נגזר. כאן אנו מציגים פרוטוקול עבור אינדוקציה של שמאל cryoinjury חדרית שריר הלב בשפן, ואחריו השרשת hiPSC נגזר בובה על הקיר השמאלי חדרית.
Introduction
מספר החולים עם אי ספיקת לב הולכת וגוברת שלנו הזדקנות האוכלוסייה. לאי ספיקת לב בשלב הסופי, השתלת לב orthotopic היא האפשרות הטיפול המרפא בלבד. עם זאת, במיוחד במדינות אירופה, יש מחסור התורם הגוברת איברים. לכן, אפשרויות טיפול אלטרנטיבי נחוצים. ההישגים האחרונים בתמיכה הדם מכני מבטיחים, אבל במיוחד לטווח הארוך לרוץ, מוגבל על ידי שלה תופעות לוואי כמו דימום, משאבת פקקת, סיבוכים זיהומיות1.
יכולת התחדשות אנדוגני של הלב האנושי למבוגרים מוגבלת מאד. לכן, טיפולים התחדשות לב עלול להפוך אפשרות טיפול אלטרנטיבי עבור2,חולי אי ספיקת לב בשלב הסופי3. טכניקות שונות כולל הזרקת מבוססי תאי גזע תאים או רקמות גישות הנדסה כבר תיאר3,4,5.
תאי גזע pluripotent המושרה אנושי (hiPSC), כמו גם תאי גזע עובריים (hESC) ניתן ביעילות להבחין להכות ספונטני cardiomyocytes האנושי6, אשר כבר הישג גדול בשטח של הלב רגנרטיבית טיפולים.
כדי להחליף את שריר הלב לאחר אוטם שריר הלב וכדי לשפר את התפקוד של הלב כושל, הישרדות של מספר מתאים של cardiomyocytes ו שלהם מכניים וחשמליים צימוד עם הלב המקורי הוא חיוני. כדי לחקור את הפוטנציאל של הלב משובי טיפולים עם cardiomyocytes תא נגזר iPS אנושי, דרושה מודל מחקר מתאימים. המודל האידיאלי צריך להיות חסכונית ויש להם פיזיולוגיה אנושית אלקטרופיזיולוגיה. מודלים גדולים בעלי חיים כמו חזירים יהיה אידיאלי מנקודת המבט הזו, אולם, הניסויים האלה יקרים מאוד ולא כמויות גדולות של cardiomyocytes יהיה צורך להחליף מספר cardiomyocytes הרלוונטיים על מנת לראות תופעות מצד שמאל חדרית פונקציית במודל אוטם חזיר.
לענות על שאלות ביולוגיות יסודי לקראת התחדשות לב מבוססת תא אנושי, למשל, הישרדות cell, vascularization וצימוד חשמלי, מודלים בעלי חיים קטנים מתאימים יותר. מן הדגמים בעלי חיים קטנים זמינים, שפן הוא המין השימושי ביותר, בהשוואה לעכברים, אלקטרופיזיולוגיה שלהם דומה יותר מקרוב המצב בני7. במודל זה שפן, אנחנו המושרה על cryoinjury transmural של החדר השמאלי. שבוע לאחר הגיוס של אוטם שריר הלב השרשה של תלת ממדי, להכות ספונטני הירכיים-תא נגזר cardiomyocyte תיקון בוצעה. הישרדות cell Cardiomyocyte הוערך 28 ימים לאחר ההשתלה בבדיקה היסטולוגית.
Protocol
Representative Results
Discussion
מגוון דגמים בעלי חיים קטנים זמינים לחקור את ההשפעה השתלת תא מפעילה לבבות הפצועים9,10,11. בחרנו מודל שפן בגלל חיים קטן כל הדגמים שלה (האלקטרו) פיזיולוגיה דומה ביותר לזו של בני אדם. היתרונות של מודלים בעלי חיים קטנים הם דיור פשוטה לניהול עלויות…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אין מימון התקבלה במחקר זה
Materials
| Ventilator (VetFlo Dual Mode) | Kent Scientific | ||
| Forene | abbvie | 1000009819 | |
| Carprofen | Zoetis | 256692 | |
| Atropin | Braun | PZN 00648037 | |
| Buprenorphin | Sigma | ||
| Metal stamp | |||
| Electric soldering iron | Claytools | ||
| 3-0 prolene suture | Ethicon | ||
| 4-0 prolene suture | Ethicon | 662SLH | |
| 5-0 prolene suture | Ethicon | 8710H | |
| 8-0 prolene suture | Ethicon | 8841H | |
| Tungsten Carbide Scissor | FST | No. 14568-12 | |
| Stainless sterilization Container | FST | No. 20890-51 | |
| Graefe Forceps | FST | No.11652-10 | |
| Extra fine Graefe Forceps | FST | No.11150-10 | |
| Forceps | FST | No. 11022-15 | |
| Halsted- Mosquito | FST | No. 13009-12 | |
| Forceps | FST | No.13003-10 | |
| Baby Mixter | FST | No. 13013-14 | |
| Needle holder (Castroviejo with Tungsten Casbide Jaws) | FST | No. 12565-14 | |
| Needle Holder (Halsey) | FST | No. 12501-13 | |
| Alm Retractor with Blumt Teeth | FST | No. 17008-07 | |
| Spring Scissor | FST | No. 15000-00 | |
| Compress 5×5 | Fink + Walter | PZN 08821417 | |
| Venflon Pro Safety | Becton Dickinson | PZN11123964 | |
| Cautery High Temp 2" | Bovie Medical Corporation | 0100607151011055 |
References
- Kirklin, J. K., et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. The Journal of heart and lung transplantation: the official publication of the International Society for Heart Transplantation. 34, 1495-1504 (2015).
- Soonpaa, M. H., Field, L. J. Survey of studies examining mammalian cardiomyocyte DNA synthesis. Circulation research. 83, 15-26 (1998).
- Shiba, Y., Hauch, K. D., Laflamme, M. A. Cardiac applications for human pluripotent stem cells. Current pharmaceutical design. 15, 2791-2806 (2009).
- Shiba, Y., et al. Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature. 489, 322-325 (2012).
- Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
- Kattman, S. J., et al. Stage-specific optimization of activin/nodal and BMP signaling promotes cardiac differentiation of mouse and human pluripotent stem cell lines. Cell stem cell. 8, 228-240 (2011).
- Watanabe, T., Rautaharju, P. M., McDonald, T. F. Ventricular action potentials, ventricular extracellular potentials, and the ECG of guinea pig. Circulation research. 57, 362-373 (1985).
- Weinberger, F., et al. Cardiac repair in guinea pigs with human engineered heart tissue from induced pluripotent stem cells. Science translational medicine. 8, 363ra148 (2016).
- Shiba, Y., et al. Electrical Integration of Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiomyocytes in a Guinea Pig Chronic Infarct Model. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapy. 19, 368-381 (2014).
- van Laake, L. W., et al. Human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes survive and mature in the mouse heart and transiently improve function after myocardial infarction. Stem cell research. 1, 9-24 (2007).
- Zimmermann, W. H., et al. Engineered heart tissue grafts improve systolic and diastolic function in infarcted rat hearts. Nature medicine. 12, 452-458 (2006).
- Johns, T. N., Olson, B. J. Experimental myocardial infarction. I. A method of coronary occlusion in small animals. Annals of surgery. 140, 675-682 (1954).
- van den Bos, E. J., Mees, B. M., de Waard, M. C., de Crom, R., Duncker, D. J. A novel model of cryoinjury-induced myocardial infarction in the mouse: a comparison with coronary artery ligation. Heart and circulatory physiology. , H1291-H1300 (2005).
