Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

השתלה תוך-שרירית של הידרוג'ל להזרקה בטעינת MSC לאחר אוטם שריר הלב במודל מורין

Published: September 20, 2020 doi: 10.3791/61752

Summary

טיפול מבוסס תאי גזע התפתח כאסטרטגיה יעילה לתיקון רקמות לב פגועות לאחר אוטם שריר הלב. אנו מספקים יישום vivo אופטימלי להשתלת תאי גזע באמצעות הידרוג'לים ג'לטין המסוגלים להיות מקושרים אנזימטית.

Abstract

אחת הבעיות העיקריות הניצבות בפני טיפולים נוכחיים בתאי גזע לב למניעת אי ספיקת לב לאחר לידה היא שיעורי ההחזקה וההישרדות הנמוכים של תאים מושתלים בתוך שריר הלב הפגוע, המגבילים את יעילותם הטיפולית. לאחרונה, השימוש ביו-חומרים פיגומים צברה תשומת לב לשיפור ומקסום הטיפול בתאי גזע. מטרת פרוטוקול זה היא להציג טכניקה פשוטה וישירה להשתלת תאי גזע mesenchymal נגזר מח עצם (MSCs) באמצעות חומצה הידרוקסיפניל propionic להזרקה (GH) הידרוג'לים; הידרוג'לים הם חיוביים כפלטפורמת אספקת תאים עבור יישומים הנדסת רקמת לב בשל יכולתם להיות מקושרים במקום תאימות ביולוגית גבוהה. אנו מציגים שיטה פשוטה לפברק הידרוג'לים GH טעינת MSC (MSC / הידרוג'לים) ולהעריך את הישרדותם והתפשטותם בתרבות תלת מימדית (3D) במבחנה. בנוסף, אנו מדגימים טכניקה להשתלה תוך-שרירית של MSC/הידרוג'ל בעכברים, המתארת הליך כירורגי כדי לגרום לאוטם שריר הלב (MI) באמצעות קשירת עורקים כלילית קדמית שמאלית (LAD) והשתלת MSC/הידרוגלס לאחר מכן.

Introduction

טיפול בתאי גזע לב התפתח כגישה פוטנציאלית לתיקון שריר הלב והתחדשות1,2. למרות התוצאות החיוביות האחרונות במודלים של בעלי חיים וניסויים קליניים, היישום של טיפול מבוסס תאי גזע לתיקון שריר הלב מוגבל עקב שימור נמוך והישרדות לקויה של תאים מוזרקים ברקמות הלב האוטמות3,4. כתוצאה מכך, השימוש בהנדסת רקמות מבוססות תאים, כולל ביו-חומריםלהזרקה 5, מדבקות לב6, ויריעות תאים7, נחקר באופן אינטנסיבי כדי לשפר את שימור התא ואינטגרציה בתוך שריר הלב המארח.

בין הגישות הפוטנציאליות השונות לתיקון רקמת לב bioengineered, הידרוג'לים להזרקה בשילוב עם סוגי תאים מתאימים, כגון תאי גזע mesenchymal (MSCs), תאי גזע עובריים (ESCs), ותאי גזע פלוריפוטנטי המושרה (iPSCs), הם אפשרות אטרקטיבית ביעילות לספק תאים לאזורים שריר הלב8,9. ג'לטין, פולימר טבעי ידוע, יכול לשמש כמטריצה להזרקה בשל תאימות ביולוגית גדולה שלה, מתכלות ניכרת, אימונוגניות מופחתת בהשוואה למגוון רחב של ביו-חומרים המשמשים ביישומים ביו-רפואיים. למרות פלטפורמות להזרקה מבוססי ג'לטין יש פוטנציאל גדול, הישימות שלהם vivo נשאר מוגבל מבוסס על נוקשות מכנית נמוכה שלהם השפלה קלה בסביבה הפיזיולוגית.

כדי להתגבר על מגבלות אלה, עיצוב חדשני ופשוט של הידרוג'לים מבוססי ג'לטין המורכבים מחומצה הידרוקסיפניל פרופיונית הוצע עבור יישומי vivo. ג'לטין-hydroxyphenyl propionic חומצה (GH) מצומדים יכול להיות מקושר באתרו בנוכחות אנזים, חזרת peroxidase (HRP), ולאחר מכן לתמצת תרופות שונות, biomolecules, או תאים בתוך הידרוג'ל, מה שמרמז על פוטנציאל גדול ביישומים הנדסתרקמות 10,11,12,13,14. בנוסף, חקרנו לאחרונה את ההשפעות הטיפוליות של הידרוג'לים GH המכילים MSCs encapsulated והדגים את השימוש בהם תיקון לב מוצלח והתחדשות לאחר MI במודל מורין15. בפרוטוקול זה, אנו מתארים טכניקה פשוטה עבור אנקפסולציה במבחנה תלת מימדית (3D) התפשטות של MSCs בתוך הידרוג'לים GH. אנו גם מציגים הליך כירורגי שנועד ליצור מודל MI מורין באמצעות קשירת עורקים כליליים והשתלה תוך שרירית של הידרוג'ל GH טעינת MSC לתוך הלב האוטם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל הליכי המחקר בבעלי חיים ניתנו בהתאם לחוק רווחת בעלי חיים במעבדה, המדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה וההנחיות והמדיניות לניסויים במכרסמים שסופקו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) בבית הספר לרפואה של האוניברסיטה הקתולית של קוריאה.

1. הכנת MSCs והידרוגלים ג'לטין להזרקה

  1. תרבות MSCs בצלחת תרבות 100 מ"מ ב 37 °C (77 °F) ו 5% CO2. כאשר צמיחת MSCs מגיעה למפגש של 80%, שטפו את המנה פעמיים עם DPBS והוסיפו 1 מ"ל של טריפסין-תחליף ב-37 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות.
    הערה: MSCs היו מבודדים ממח העצם מורין בעקבות הליכים קונבנציונליים16, בתרבית בינוני של הנשר שונה של Dulbecco (DMEM) המכיל 10% סרום שור עוברי (FBS) ו 1% אנטיביוטיקה-פתרון אנטי-מיקוטי, ושימש בין המעבר 7 \u20129 למחקר זה.
  2. הוסף 9 מ"ל של מדיום תרבות וצנטריפוגה ב 500 x גרם במשך 3 דקות. לאחר מכן, להשליך את supernatant וכתוצאה מכך, resuspend התאים ב 1 מ"ל של PBS, ולשמור על השעיית התא על הקרח.
  3. לדלל 10 μL של השעיית תאים עם 10 μL של כחול Trypan ולקבל את ריכוז התא באמצעות מונה תאים אוטומטי.
  4. התחדש והעבר MSCs לצינור של 1 מ"ל בצפיפות של 1 x 107 תאים/מ"ל.
  5. הכן 6.25 wt% של פתרון GH מצוות PBS ונפרד לתוך 2 בקבוקונים. לאחר מכן, לערבב את פתרונות GH עם או 6 מיקרוגרם / מ"ל של HRP (פתרון GH A) או 0.07 wt% של H2O2 (פתרון GH B).
    הערה: הכן ג'לטין-הידרוקסיפניל פרופיוניל (GH) מצוות על פי פרוטוקולים שפורסמו12,15.
    1. שמור על יחס נפחי של 9:1 של פתרון GH להצטרף HRP (פתרון GH A) ו GH להצטרף פתרון H2O2 (פתרון GH B), בהתאמה.
  6. לפני ערבוב MSCs עם פתרון GH A, בקצרה צנטריפוגה השעיית התא ב 1,000 x g בזהירות לשאוף את supernatant וכתוצאה מכך. לאחר מכן, לערבב את גלולה המכילה MSCs עם פתרון GH A.

2. במקום MSC-טעינה ותרבות חוץ מימדית במבחנה

  1. טען פתרון GH A (המכיל MSCs) ופתרון GH B לשני צדי המזרק הכפול. צלחת 300 μL של פתרונות GH משולבים עם MSCs בצפיפות סופית של 5 x 106 תאים / מ"ל על שקופית תא שמונה באר.
  2. לאחר היווצרות הידרוג'ל situ ואנקפסולציה MSC הבאים באמצעות קישור צולב אנזימטי, להוסיף 700 μL של DMEM המכיל 10% FBS ו 1% פתרון אנטיביוטי אנטי מיקוטי.
  3. הדגירה את השקופית ב 37 °C (77 °F) ו 5% CO2 ולהחליף את מדיום התרבות כל 2 \u20123 ימים.

3. אישור של התפשטות במבחנה והישרדות של MSCs בתוך הידרוג'לים GH

  1. כדי לקבוע את הכדאיות של MSCs מתורבתים 3D בתוך הידרוג'לים GH, להשתמש חי / מת תא מכתים מבחני לאחר זמן הדגירה שנקבע מראש.
  2. לאחר הדגירה של MSCs encapsulated ב הידרוג'לים GH במשך 3, 5, 7 או 14 ימים, לשאוף את המדיום ולשטוף את הבאר פעמיים עם PBS.
  3. הכן פתרון מכתים המכיל 5 μL של calcein AM ו 20 μL של ethidium homodimer-1 (EthD-1) ב 10 מ"ל של DPBS.
  4. מוסיפים 200 μL של פתרון הכתם לבאר ודגר במשך 30 דקות בחושך בטמפרטורת החדר.
  5. שאפו את פתרון הכתמים ושטפו את הבאר פעמיים עם PBS.
  6. בזהירות להפריד את התא מן המגלשה ומניחים כיסוי מלא מעל הידרוג'לים GH. השתמש במיקרוסקופיה קונפוקלית כדי לדמיין את מידת ההתפשטות והשינויים המורפולוגיים של MSCs האנקפסולציה.
    הערה: תמונות פלואורסצנטיות נרכשו תחת הגדלה של פי 200 ותמונות באורכי הגל של עירור/פליטה של 470/540 ננומטר עבור calcein ו- 516/607 ננומטר עבור EthD-1.

4. אינדוקציה של אוטם שריר הלב בעכברים

  1. הרדמה 7 שבועות זכר C57BL/6 עכברים (20\u201222 גרם) עם הזרקה תוך-אישית של תערובת של זולטיל (30 מ"ג/ק"ג) ורומפון (10 מ"ג/ק"ג) מלוחים.
  2. לפני הניתוח, depilate את חזה העכבר באמצעות קרם להסרת שיער לעקר את העור עם יוד.
  3. מניחים את העכבר על שולחן הפעלה וצנררים על ידי החדרת קטטר לתוך קנה הנשימה כדי לספק חמצן משלימה באמצעות אוורור מכני.
  4. חותכים בעדינות דרך העור באמצעות מספריים כירורגיים ולאחר מכן לחדור את השרירים הבין צלעיים על ידי מספריים מיקרו. הפרד את הצלעות השמאליות השנייה והשלישית באמצעות תפר משי 5-0 כדי לשמור על חלל חזה פתוח.
  5. בזהירות ligate השמאלית ירידה (LAD) עורק כלילי באמצעות מחזיק מחט עם 8-0 תפר פוליפרופילן לחתוך את התפר באמצעות electrocautery.
  6. שימו לב לשינוי צבע מיידי בקיר החדר השמאלי.

5. השתלה תוך-שרירית של הידרוג'לים GH טעינת MSC

  1. לאחר גרימת אוטם שריר הלב על ידי קשירת LAD, להזריק 10 μL של פתרונות GH טעינת MSC לשתי נקודות שונות באזור הגבול אוטם (סה"כ: 2 x 105 MSCs/20 μL) באמצעות מזרק כפול מצויד מחט 26G.
    1. בהתאם לאותו הליך המתואר בשלב 1, הכן והעבר פתרונות GH נטענים של MSC למזרק כפול.
      הערה: כדי להעריך את החריטה של הידרוג'לים GH טעינת MSC בתוך האזור האוטם, MSCs ו GH מצומדים היו מראש שכותרתו עם PHK26 ו פלואורסצנטין isothiocyanate (FITC), בהתאמה.
  2. לשחזר את חלל החזה שנפתח ולסגור את השרירים והעור באמצעות 5-0 תפרים.
    הערה: לפני סגירת החזה, יש להסיר את האוויר באמצעות מזרק קטטר.
  3. הסר את צינור קנה הנשימה ומניחים את העכבר בכלוב תחת מנורת אינפרא אדום במהלך ההתאוששות.
  4. עבור משככי כאבים לאחר הניתוח, לנהל זריקות קטופרופן תת עורי (5 מ"ג / קילוגרם ליום) עבור מינימום של 72 שעות. כל העכברים צריכים להיות במעקב צמוד לזמן מתאים כדי להבטיח התאוששות נאותה לאחר ניתוחים, כמו גם טיפול בכאב נאות.

6. אקו לב

  1. ארבעה שבועות לאחר ההשתלה, בתחילה להרדים את העכבר עם 5% isoflurane ולאחר מכן להתאים את ריכוז isoflurane ל 1%.
  2. Depilate את החזה באמצעות קרם להסרת שיער ומניחים את העכבר על כרית חימום. החל ג'ל מתמר אולטרסאונד על החזה.
  3. לרכוש תצוגות ציר קצר parasternal דו מימדי ולהקליט מעקבים במצב M ברמה של שריר הפפילרי.
    הערה: מקם מתמר מערך ליניארי (7\u201215 MHz) בקו הפאראסטרנלי השמאלי והצג את המבנים האנטומיים.
  4. מדוד קווים מתאימים עבור LVAW, LVID ו- LVPW כדי לקבל עובי דופן לב, ממד תא וקיצור שברים.
    הערה: השווה את תפקוד הלב כולל שבר הפליטה (EF), קיצור שברים (FS) ונפח סוף-סיסטולי (ESV) ברמת שריר הפפילרי כדי להבטיח הערכה נאותה באותו מיקום אנטומי.

7. הערכה היסטולוגית

  1. בזמן שנקבע מראש לאחר ההשתלה של הידרוג'לים GH טעינת MSC לתוך הלב האוטם, המתת העכבר בתא CO2 ולאסוף את הלב לניתוח היסטולוגי15.
  2. עבור כתמי המטוקסילין ואאוסין (H&E) והטריכרום (MT) של מאסון, תקן את רקמות הלב המנותחות ב- 4% paraformaldehyde (PFA) והטמע בפרפין. לאחר מכן, לחתוך בלוקים לב מוטבע פרפין לתוך 4 קטעים טוריים μm באמצעות microtome ולהכתים את החלקים עם כתם MT על פי פרוטוקולים סטנדרטיים17.
  3. רכוש תמונות בסורק שקופיות בהגדלה של פי 20 וחשב את הגודל האוטם של קבוצות הטיפול.
    גודל אוטם (%) = היקף אוטם כולל / היקף LV כולל x 100
  4. חשב את שני ההיקפים לפי מדידת אורך קו אמצע. עבור היקפי קו האמצע של LV, מדוד את אורכי קו האמצע בין המשטחים האנדוקרדיאליים והאפיקרדיאליים. עבור היקפים אוטם קו האמצע, למדוד את אורכי האוטם כולל יותר מ 50 % של עובי שלם של שריר הלב18.
    הערה: כל ניתוחי התמונות בוצעו באמצעות תוכנת ImageJ.
  5. למדוד את עובי הקיר של הצלקת ברמות שריר הפפילרי.
  6. חשב את השבר של אזור הקולגן.
    אזור קולגן (%) = שטח כולל של אזור פיברוזיס/מיוציטים ביניים x 100

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

כדי לספק ביעילות MSCs ל שריר הלב האוטם, נעשה שימוש בטעינת MSC בהידרוג'לים הניתנים לחיבור צולב של situ המתוארים באיור 1 בפרוטוקול זה. לפני השתלת vivo, התפשטות והישרדות של MSCs ב הידרוג'לים GH אושרו על ידי 3D במבחנה חי / תא מת מכתים assay (לחיות: ירוק; מת: אדום). כפי שמוצג באיור 2, תמונות מייצגות הציגו התפשטות MSCs מספיק, מראה רשתות מסועפות בתוך הידרוג'לים GH. בנוסף, מבנה תלת-ממדי רב-תאי נרחב של MSCs נצפה בבירור ביום 14, המציין כי הידרוג'לים GH יכול לספק microenvironment הנכון עבור התאים עטופים.

לאחר האינדוקציה של MI באמצעות קשירת LAD, הידרוג'לים GH טעינת MSC הושתלו תוך-מיוקרדי לאזורים אוטמים פרי(איור 3A). כפי שמוצג באיור 3B, ה-MSCs והג'ל התקיימו כראוי בתוך האזור האוטם. MSCs, מוכתם PHK26 (אדום), שולבו היטב הידרוג'לים GH, מוכתם FITC (ירוק), הצגת תחריט מוצלח ושמירה בלבבות אוטם עבור יישום in vivo.

כדי לאמת את ההשפעות הטיפוליות של הידרוג'לים GH טעינת MSC במודל MI מורין, השינויים בתפקוד הלב ובמבנה הוערכו על ידי אקו וניתוח היסטולוגי ביום 28 לאחר ההשתלה והשוו בין קבוצות הטיפול השונות. אקו-קרדיוגרפיה מייצגת הראתה תפקודי לב משופרים, כולל FS, EF ו- ESV, בקבוצה שטופלה ב- MSC /gel בהשוואה לקבוצות האחרות (איור 4). בנוסף, הניתוח ההיסטולוגי הציג פחות פיברוזיס, קירות עבים יותר וגודל אוטם קטן יותר בקבוצה שטופלה ב- MSC / gel מאשר בקבוצות האחרות, מה שמצביע על כך שפרוטוקול זה תרם השפעות מועילות על ידי הנחתה משמעותית של שיפוץ LV (איור 5).

Figure 1
איור 1: ערכת התהליך לשיפור שימור תאי גזע וחריטה באמצעות הידרוג'לים להזרקה. באתרו חוצה קישורים הידרוג'לים GH המכיל MSCs נגזר מח עצם הוכנו והושתלו על ידי הזרקה תוך-קרדיאלית לתוך הלב האוטם. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: התפשטות MSC תלת-ממדית במבחנה בתוך הידרוג'לים של GH. תמונות מייצגות של MSCs חיים (ירוקים)/מתים (אדומים) שהושגו באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית בעקבות כתמי תאים חיים/מתים לאחר 3, 5, 7 ו-14 ימים של דגירה (הגדלה של 200x; סולם = 100 מיקרומטר). התמונות והווידאו הותאמו בחלקם באישור קים ואח '15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: השתלת ויוו של MSC/הידרוג'ל. (A) דיאגרמה סכמטית המציגה השתלה תוך-קרדיאלית לאחר האינדוקציה של MI. (B) תמונות מייצגות של MSCs מושתלים והידרוג'לים GH המסומנים ב- PKH26 (אדום) ו- FITC (ירוק), בהתאמה. עכברים הוקרבו לאחר 1, 3, 5, או 7 ימים של השתלה ולבם אז גורשו כדי להעריך את מידת תחריט MSC ו GH הידרוג'ל. הלבבות שנכרתו היו קריו-קבועים, הוכנו לקטעים סדרתיים, וצולמו באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית (הגדלה של 200x; סולם = 100 מיקרומטר). התמונות הותאמו בחלקן באישור קים ואח'15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: שיפורים בתפקוד הלב לאחר השתלת MSC/הידרוג'ל. (A) וידאו מייצג של אקו לב. (B)נציג תמונת מצב M של ציר קצר עם מדידות, כולל עובי קיר חדרי שמאלי בדיסטולה (LVAWd) וסיסטולה (LVAWs), קוטר פנימי בדיסטול (LVIDd) וסיסול (LVIDd), ועובי קיר אחורי בדיסטול (LVPWd) וסיסול (LVPWs). (C\u2012E) שיפורים תפקודיים בשבר הפליטה (EF), קיצור שברים (FS) ונפח סוף-סיסטולי (ESV) לאחר 28 ימים של השתלה של כל קבוצות הטיפול. הנתונים יוצגו כסטיית תקן ממוצעת ± (*p < 0.05, **p < 0.001, ***p < 0.0001; n = 9\u201212 לכל קבוצה). הסרטונים והתוצאות הותאמו בחלקם באישור קים ואח '15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: שיפורים במבנה הלב לאחר השתלת MSC/הידרוג'ל. (א)תמונות מייצגות של הערכה היסטולוגית. (B\u2012D) שיפורים מבניים נצפו בגודל אוטם, יחד עם דילול קיר פחות אוטם פיברוזיס. קנה מידה = 1 מ"מ. הנתונים מיוצגים כסטיית התקן הממוצעת ± (*p < 0.05, **p < 0.001, ***p < 0.0001; n = 4\u20127 לכל קבוצה). התמונות והתוצאות הותאמו בחלקן באישור קים ואח'15. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הידרוג'לים GH להזרקה יש פוטנציאל גדול עבור יישומי in vivo בגלל היכולת שלהם לשלב הומוגנית סוכנים טיפוליים מגוונים באתרו. יתר על כן, התכונות הפיזיות והביוכימיות שלהם ניתן לתפעל בקלות בהתבסס על דרישות תלויות מחלה. במובן זה, הידרוג'לים להזרקה הוצעו כדי להתמודד עם המגבלות העיקריות בטיפול הנוכחי בתאי גזע לב הקשו על ידי הישרדות לקויה ושמירת תאים (כלומר, < 10% בתוך 24 שעות לאחר ההשתלה) בלב הפצוע19,20. כדי להתגבר על תוצאה גרועה זו, הפרוטוקול המתואר בזאת מספק שיטה פשוטה וישימה לשיפור שימור התא והישרדות באמצעות הידרוג'לים GH שניתן לחצות מקושרים באתרו לאחר השתלת שריר הלב, אשר הוכיחו השפעות חיוביות על מבנה הלב ותפקוד במודל MI מורין.

תכונת היתרון העיקרי של טכניקה זו היא הישימות הרחבה שלה vivo עם כל סוג של תא biomolecule, אשר ניתן לטעון פשוט על ידי ערבוב עם פתרון pregel GH לפני ההזרקה. יתר על כן, כדי לקבל הבנה מקיפה של אינטראקציות תורם למארח, גישה תיוג פשוט של GH מצומדים ו / או biomolecules encapsulated ניתן להתאים כדי לעקוב אחר שינויים ביציבות vivo שלהם, שילוב המארח, קינטיקה ספיגה. למיטב ידיעתנו, השימוש הידרוג'לים מבוססי ג'לטין להזרקה בשילוב עם תאי גזע טיפוליים היה הראשון לאמת את הפוטנציאל המשקם של רקמת לב במבחנה ו vivo15.

בשלב הנוכחי של מחקר זה, הידרוג'לים GH כי הם טעונים עם MSCs, מוזרק, והצליב מקושר באתרו שימשו כהוכחה של מושג כדי להעריך את הישימות שלהם במודל MI מורין. למרות ששיטה זו שיפרה לכאורה את החריטה והשימור של MSC ברקמות הלב המושתלות, יש לשקול את התנאים המפורטים במהלך ההזרקה לאופטימיזציה של היעילות הטיפולית, כגון מיקום אתר ההזרקה (כלומר, אזור אוטם פרי או אזור אוטם), נפח ומספר זריקות, ונוקשות של הידרוג'ל (כלומר, קשה להזריק או קל לדלוף).

לסיכום, הוכחנו פרוטוקול עבור מודל MI מורין מייצג על ידי רצועה LAD ושיטה מעשית להשתלה תוך-שרירית של תאי גזע באמצעות הידרוג'לים מקושרים situ כדי לשפר את השמירה ואת החריטה של MSCs מושתלים. טכניקות אלה מספקות שיטה יעילה להשתלה תוך-שרירית של הידרוג'לים להזרקה בטעינת MSC ומדגישים את הפוטנציאל הגדול שלהם ליישום בבעלי חיים גדולים ובתרגום קליני.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עם עבודה זו.

Acknowledgments

מחקר זה נתמך על ידי תוכנית מחקר מדעי בסיסי באמצעות קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) במימון משרד החינוך (NRF-2018R1D1A1A02049346)

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4 % paraformaldehyde (PFA) Intron IBS-BP031-2
5-0 silk suture AILEE SK534
8-0 polypropylene suture ETHICON M8732H
8-well chamber slide Nunc LAB-TEK 154534
Angiocath Plus (22GA) catheter BD Angiocath Plus REF382423
Antibiotic-antimyocotic Gibco 15240-062
Centrifuge GYROGEN 1582MGR
Confocal microscope Zeiss LSM 510
Cover slipe MARIENFELD 101242
Deluxe High Temperature Cautery kit Bovie QTY1
DMEM Gibco 11995-065
DPBS Gibco 14040-133
Dual-syringe
EOSIN SIGMA-ALDRICH HT110116
Ethanol EMSURE K49350783 739
FBS Gibco 16000-044
Fechtner conjunctiva forceps titanium WORLD PRECISISON INSTRUMENTS WP1820
Fluorescein isothiocyanate isomer I (FITC) SIGMA-ALDRICH F7250
Forcep HEBU HB0458
Hair removal cream Ildong Pharmaceutical
Heating pad Stoelting 50300 Homeothermic Blanket System
50301 Replacement Heating Pad for 50300 (10 X 12.5cm)
Hematoxylin SIGMA-ALDRICH HHS80
Horseradish peroxide (HRP; 250-330 U/mg) SIGMA-ALDRICH P8375
Hydrogen peroxide (H2O2; 30 wt % in H2O) SIGMA-ALDRICH 216763
Iodine Green Pharmaceutical
LIVE/DEAD cell staining kit Thermo Fisher R37601
Mechanical ventilator Harvard Apparatus
Micro centrifuge HANIL Micro 12
Micro needle holder KASCO 37-1452
Micro scissor HEBU HB7381
Microscope OLYMPUS SZ61
MT staining kit SIGMA-ALDRICH HT1079-1SET Weigert’s iron hematoxylin solution
HT15-1KT Trichrome Stain (Masson) Kit
Paraffin LK LABKOREA H06-660-107
PBS buffer Gibco 10010-023
PHK26 staining kit SIGMA-ALDRICH MINI26
Slide scanner Leica SCN400
Surgical scissor HEBU HB7454
Surgical tape 3M micopore 1530-1
Tissue cassette Scilab Korea Cas3003
Transducer gel SUNGHEUNG SH102
Trout-Barraquer needle holder curved KASCO 50-3710c
Ultrasound system Philips Affiniti 50
Xylene JUNSEI 25175-0430

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Jhund, P. S., McMurray, J. J. Heart failure after acute myocardial infarction: a lost battle in the war on heart failure. Circulation. 118 (20), 2019-2021 (2008).
  2. Cahill, T. J., Kharbanda, R. K. Heart failure after myocardial infarction in the era of primary percutaneous coronary intervention: Mechanisms, incidence and identification of patients at risk. World Journal of Cardiology. 9 (5), 407-415 (2017).
  3. Cambria, E., et al. Translational cardiac stem cell therapy: advancing from first-generation to next-generation cell types. npj Regenerative Medicine. 2, 17 (2017).
  4. Lemcke, H., Voronina, N., Steinhoff, G., David, R. Recent Progress in Stem Cell Modification for Cardiac Regeneration. Stem Cells International. 2018, 1909346 (2018).
  5. Alagarsamy, K. N., Yan, W., Srivastava, A., Desiderio, V., Dhingra, S. Application of injectable hydrogels for cardiac stem cell therapy and tissue engineering. Reviews in Cardiovascular Medicine. 20 (4), 221-230 (2019).
  6. Gaetani, R., et al. Epicardial application of cardiac progenitor cells in a 3D-printed gelatin/hyaluronic acid patch preserves cardiac function after myocardial infarction. Biomaterials. 61, 339-348 (2015).
  7. Gao, L., et al. Myocardial Tissue Engineering With Cells Derived From Human-Induced Pluripotent Stem Cells and a Native-Like, High-Resolution, 3-Dimensionally Printed Scaffold. Circualtion Research. 120 (8), 1318-1325 (2017).
  8. Hasan, A., et al. Injectable Hydrogels for Cardiac Tissue Repair after Myocardial Infarction. Advanced Science. 2 (11), 1500122 (2015).
  9. Wu, R., Hu, X., Wang, J. Concise Review: Optimized Strategies for Stem Cell-Based Therapy in Myocardial Repair: Clinical Translatability and Potential Limitation. Stem Cells. 36 (4), 482-500 (2018).
  10. Lee, Y., et al. In situ forming gelatin-based tissue adhesives and their phenolic content-driven properties. Journal of Materials Chemistry B. 1 (18), 2407-2414 (2013).
  11. Lee, Y., Bae, J. W., Lee, J. W., Suh, W., Park, K. D. Enzyme-catalyzed in situ forming gelatin hydrogels as bioactive wound dressings: effects of fibroblast delivery on wound healing efficacy. Journal of Materials Chemistry B. 2 (44), 7712-7718 (2014).
  12. Lee, S. H., et al. In situ Crosslinkable Gelatin Hydrogels for Vasculogenic Induction and Delivery of Mesenchymal Stem Cells. Advanced Functional Materials. 24 (43), 6771-6781 (2014).
  13. Jung, B. K., et al. A hydrogel matrix prolongs persistence and promotes specific localization of an oncolytic adenovirus in a tumor by restricting nonspecific shedding and an antiviral immune response. Biomaterials. 147, 26-38 (2017).
  14. Kim, G., et al. Tonsil-derived mesenchymal stem cell-embedded in situ crosslinkable gelatin hydrogel therapy recovers postmenopausal osteoporosis through bone regeneration. PLoS One. 13 (7), 0200111 (2018).
  15. Kim, C. W., et al. MSC-Encapsulating in situ Cross-Linkable Gelatin Hydrogels To Promote Myocardial Repair. ACS Applied Bio Materials. 3 (3), 1646-1655 (2020).
  16. Meirelles Lda, S., Nardi, N. B. Murine marrow-derived mesenchymal stem cell: isolation, in vitro expansion, and characterization. Br J Haematol. 123 (4), 702-711 (2003).
  17. Ojha, N., et al. Characterization of the structural and functional changes in the myocardium following focal ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 294 (6), 2435-2443 (2008).
  18. Takagawa, J., et al. Myocardial infarct size measurement in the mouse chronic infarction model: comparison of area- and length-based approaches. Journal of Applied Physiology. 102 (6), 2104-2111 (2007).
  19. Terrovitis, J., et al. Noninvasive Quantification and Optimization of Acute Cell Retention by In vivo Positron Emission Tomography After Intramyocardial Cardiac-Derived Stem Cell Delivery. Journal of the American College of Cardiology. 54 (17), 1619-1626 (2009).
  20. Dib, N., Khawaja, H., Varner, S., McCarthy, M., Campbell, A. Cell Therapy for Cardiovascular Disease: A Comparison of Methods of Delivery. Journal of Cardiovascular Translational Research. 4 (2), 177-181 (2011).

Tags

רפואה בעיה 163 אוטם שריר הלב הידרוג'לים להזרקה הזרקה תוך-קרדיאלית ג'לטין טיפול בתאי גזע תאי גזע Mesenchymal
השתלה תוך-שרירית של הידרוג'ל להזרקה בטעינת MSC לאחר אוטם שריר הלב במודל מורין
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kim, C. W., Kim, C. J., Park, E. H., More

Kim, C. W., Kim, C. J., Park, E. H., Lee, E., Seong, E., Chang, K. Intramyocardial Transplantation of MSC-Loading Injectable Hydrogels after Myocardial Infarction in a Murine Model. J. Vis. Exp. (163), e61752, doi:10.3791/61752 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter