Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

דיסקציה ובידוד של רקמת ריאה דה-צלולרית ספציפית לאזור

Published: September 29, 2023 doi: 10.3791/65276

Summary

מוצג כאן פרוטוקול לבידוד רקמת ריאה אזורית דה-צלולרית. פרוטוקול זה מספק כלי רב עוצמה לחקר מורכבויות באינטראקציות מטריצה חוץ-תאית ומטריצת תאים.

Abstract

השתלת ריאות היא לרוב האפשרות היחידה לחולים בשלבים מאוחרים יותר של מחלת ריאות קשה, אך זו מוגבלת הן בשל אספקת ריאות מתאימות מתורם והן בדחייה חריפה וכרונית לאחר ההשתלה. בירור גישות ביו-הנדסיות חדשניות להחלפת ריאות חולות הוא הכרחי לשיפור הישרדות המטופלים ולמניעת סיבוכים הקשורים למתודולוגיות ההשתלה הנוכחיות. גישה חלופית כוללת שימוש בריאות שלמות דה-תאיות חסרות מרכיבים תאיים שהם בדרך כלל הגורם לדחייה חריפה וכרונית. מכיוון שהריאה היא איבר כה מורכב, מעניין לבחון את מרכיבי המטריקס החוץ תאיים של אזורים ספציפיים, כולל כלי הדם, דרכי הנשימה והרקמה הנאדית. מטרת גישה זו היא לבסס שיטות פשוטות וניתנות לשחזור שבאמצעותן חוקרים יכולים לנתח ולבודד רקמות ספציפיות לאזור מריאות שאינן סלולריות במלואן. הפרוטוקול הנוכחי פותח עבור חזירים וריאות אנושיות, אך עשוי להיות מיושם גם על מינים אחרים. עבור פרוטוקול זה צוינו ארבעה אזורים ברקמה: דרכי הנשימה, כלי הדם, הנאדיות ורקמת הריאה בתפזורת. הליך זה מאפשר רכישת דגימות של רקמה המייצגות בצורה מדויקת יותר את תוכן רקמת הריאה הדה-צלולרית בניגוד לשיטות ניתוח מסורתיות בתפזורת.

Introduction

מחלות ריאה, כולל מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD), פיברוזיס ריאתי אידיופתי (IPF) וסיסטיק פיברוזיס (CF), נותרות כיום ללא תרופה 1,2,3,4. השתלת ריאות היא לעתים קרובות האפשרות היחידה עבור חולים בשלבים מאוחרים יותר, אולם זו נותרה אפשרות מוגבלת הן בשל אספקת ריאות תורם מתאימות והן דחייה חריפה וכרונית לאחר ההשתלה 3,5,6. ככזה, יש צורך קריטי באסטרטגיות טיפול חדשות. גישה מבטיחה אחת בביו-הנדסה נשימתית היא יישום של פיגומים שמקורם ברקמות, שהוכנו מרקמת ריאה טבעית שעברה דה-צלולריזציה. מכיוון שפיגומי ריאה שלמים אצלולריים שומרים על חלק ניכר מהמורכבות של הרכב המטריצה החוץ-תאית הטבעית (ECM) והפעילות הביולוגית, הם נחקרו באופן אינטנסיבי עבור הנדסת איברים שלמים וכמודלים משופרים לחקר מנגנוני מחלות ריאה 7,8,9,10. במקביל, יש עניין גובר בשימוש ברקמות דה-תאיות מאיברים שונים, כולל ריאות, כהידרוג'לים ומצעים אחרים לחקר אינטראקציות תא-תא ו-ECM של תאים במודלים של תרביות אורגנואידים ורקמות אחרות 11,12,13,14,15,16,17. אלה מספקים מודלים רלוונטיים יותר מאשר מצעים זמינים מסחרית, כגון Matrigel, שמקורם במקורות סרטניים. עם זאת, המידע על הידרוג'לים שמקורם בריאה אנושית מוגבל יחסית כיום. תיארנו בעבר הידרוג'לים שמקורם בריאות חזיר decellularized ואפיינו הן את התכונות המכניות והן את התכונות החומריות שלהם, כמו גם הדגמנו את התועלת שלהם כמודלים של תרביות תאים18,19. דו"ח שפורסם לאחרונה פירט את האפיון המכאני והויסקו-אלסטי הראשוני של הידרוג'לים שמקורם בריאות אנושיות נורמליות וחולות (COPD, IPF)20. כמו כן, הצגנו נתונים ראשוניים המאפיינים את תכולת הגליקוזאמינוגליקן של ריאות אנושיות תקינות ו- COPD דה-צלולריות, כמו גם את יישומם לחקר אינטראקציות תא-תא ו-ECMשל תאים 11.

דוגמאות אלה ממחישות את הכוח של שימוש באק"מ ריאה אנושית דה-צלולרית למטרות חקירה. עם זאת, הריאה היא איבר מורכב, והן המבנה והתפקוד משתנים באזורים שונים של הריאה, כולל הרכב ECM ותכונות אחרות כגון נוקשות21,22. ככזה, זה מעניין לחקור את ECM באזורים בודדים של הריאה, כולל קנה הנשימה ודרכי נשימה גדולות, דרכי נשימה בינוניות וקטנות, נאדיות, כמו גם כלי דם גדולים, בינוניים, קטנים. לשם כך, פיתחנו שיטה אמינה וניתנת לשחזור לניתוח ריאות אנושיות וחזירות שעברו דה-צלולריזציה, ולאחר מכן בידוד כל אחד מהאזורים האנטומיים הללו. זה איפשר ניתוח דיפרנציאלי מפורט של תכולת חלבון אזורית הן בריאות נורמליות והן בריאות חולות21.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

כל המחקרים בבעלי חיים בוצעו בהתאם ל- IACUC של אוניברסיטת ורמונט (UVM). כל הריאות האנושיות נרכשו משירותי נתיחת UVM ומחקרים קשורים בוצעו בהתאם להנחיות IRB של UVM.

הערה: דה-צלולריזציה של חזירים וריאות אנושיות תוארה בעבר על ידי הקבוצה שלנו 7,8,9,10,21. בקצרה, אונות ריאה שלמות עוברות דה-צלולריזציה באמצעות זילוח רציף של דרכי הנשימה וכלי הדם עם סדרה של 2 ליטר חומרי ניקוי ותמיסות אנזימים באמצעות משאבה פריסטלטית: 0.1% Triton-X 100, 2% נתרן דאוקסיכולאט, 1 M נתרן כלורי, 30 מיקרוגרם / מ"ל DNase / 1.3 mM MgSO 4/2 mM CaCl2, 0.1% חומצה פראצטית/4% אתנול, ושטיפת מים נטולת יונים. שיטות סטנדרטיות לאישור דה-צלולריזציה יעילה כוללות קביעה של <50 ננוגרם/מ"ג DNA דו-גדילי בתוך ריאות דה-צלולריות והיעדר מקטעי DNA על ידי אלקטרופורזה בג'ל, וצביעה גרעינית על ידי צביעת המטוקסילין ואאוזין (H&E) 9,21.

1. הגדרה

  1. אספו את כל הציוד הדרוש להליך הנתיחה, כולל תבשיל זכוכית, שני זוגות פינצטה כירורגית, זוג מלקחיים אחד וזוג מספריים כירורגיים, ואוטוקלאבה לפני השימוש.
  2. השג קטע מהריאה, מקם אותו בצלחת תבשיל הזכוכית, וכוון אותו כך שניתן יהיה לראות בבירור את הקצה העליון של נתיב האוויר.
  3. זהה את הקצה הפרוקסימלי של כלי הדם ושמור אותו שלם עד שלבים מאוחרים יותר. קצה כלי הדם צריך להיות גלוי בבירור ובצבע לבן אטום לחלוטין.
  4. בעזרת זוג פינצטה ומספריים כירורגיים, הסירו כל צדר שעשוי להיות רירית את החלק החיצוני של הריאה והשליכו.

2. חשיפת דרכי הנשימה

  1. באמצעות טכניקת פיזור עם מספריים כירורגיים, לעבוד בעדינות כדי לחשוף את נתיב האוויר הנוסף.
    1. אתר את נתיב האוויר הגדול ביותר, אשר בדרך כלל יהיה בקוטר של כ 2-4 ס"מ. דרך נוספת לזהות נתיב אוויר היא באמצעות תצפית של טבעות סחוס, אשר ניתן לזהות חזותית או באמצעות מישוש של הרקמה.
    2. באמצעות זוג מלקחיים, מישוש לאורך נתיב האוויר על מנת לקבוע את מיקומו של נתיב האוויר הבלתי נראה לעומק של כ -1 אינץ '.
      הערה: בהיותו מרופד בטבעות סחוס, נתיב האוויר קשה יותר באופן אופייני מרקמות הריאה האחרות. ככזה, מציאת ומישוש נתיב האוויר הבלתי נראה צריך להיות פשוט יחסית.
    3. מחזיקים את המספריים הכירורגיים במקביל לנתיב האוויר, מכניסים את הקצוות הסגורים לתוך הרקמה המקיפה ישירות את נתיב האוויר הבלתי נראה.
    4. פתחו באיטיות את המספריים הכירורגיים כדי לפרק בעדינות את הקרום שמסביב. לאחר מכן, הסירו את המספריים הכירורגיים והימנעו מחיתוך רקמה כלשהי.
    5. חזור על תהליך זה לסירוגין לאורך הליך הדיסקציה כדי להמשיך לחשוף את נתיב האוויר.
  2. בעזרת המספריים הכירורגיים, חותכים את נתיב האוויר בנקודות ההסתעפות ומנתחים לאורך כל ענף בנפרד.
    הערה: נקודת הסתעפות היא מיקום שבו נתיב אוויר אחד מתפצל לשני נתיבי אוויר נפרדים.
  3. אזורים מנותקים של נתיב האוויר ברגע בטוחים כי הקצוות השלמים יישארו ניתנים לזיהוי וממוקמים בקלות לדיסקציה נוספת.
  4. מניחים אזורים קטועים של נתיב האוויר לתוך הצינור המתאים. גודל האזורים המנותקים ישתנה בהתאם לדגימה, אך באופן כללי, ינוע בין 1-5 ס"מ אורך. הרוחב משתנה בהתאם למיקום היחסי לאורך עץ דרכי הנשימה, כאשר האזורים הדיסטליים שומרים על רוחב קטן יותר מהאזורים הקרובים יותר.

3. חשיפה וכריתה של אזורים של כלי הדם

  1. הפעילו לחץ עדין על כלי הדם והתרחקו לאט מדרכי הנשימה. אפשרו לכלי הדם להימתח מעט והשתמשו במספריים כירורגיים כדי להפריד עוד יותר את כלי הדם מדרכי הנשימה.
    הערה: לחץ רב מדי יקרע את כלי הדם. אם כלי הדם נקרע, פשוט מקם את החלק הזה של כלי הדם בצינור המסומן המתאים וזהה את קצהו השלם.
  2. כאשר נחשפה נקודת הסתעפות בעץ כלי הדם, השתמש במספריים כירורגיים ובפינצטה כדי לחשוף אזורים נחותים יותר של כלי הדם.
    1. התחל על ידי החדרת הקצוות הסגורים של המספריים הכירורגיים ממש מתחת לנקודת הסתעפות ובין שני אזורי כלי הדם המתאימים.
    2. פתחו לאט את המספריים כדי לפזר את הרקמות שמתחתיהן.
    3. לסירוגין, השתמש בזוג פינצטה כדי להסיר את הרקמה שהתפשטה באמצעות מספריים כירורגיים, כמו גם כל רקמה אחרת המקיפה ישירות את כלי הדם.
  3. כאשר כלי הדם מכסים אזורים בדרכי הנשימה או הופכים מסורבלים לשלב כלשהו בהליך הדיסקציה, חתכו את כלי הדם בנקודת הסתעפות ונתחו הלאה לאורך כל אחד מהענפים בנפרד.
  4. אזורים מנותקים של כלי הדם פעם בטוחים כי הקצוות השלמים יישארו ניתנים לזיהוי וממוקמים בקלות לדיסקציה נוספת.

4. זיהוי וכריתה של רקמת מכתשית

  1. בעזרת זוג מלקחיים או פינצטה, צבטו ולאחר מכן קרעו בעדינות אזורים קטנים של רקמת הנאדיות.
    1. אתר אזור של רקמה שאינו נמצא בסביבה הישירה של נתיב האוויר או כלי הדם.
    2. בעזרת הפינצטה, צבטו אזור קטן ברקמה שנראה נטול כלי דם או דרכי נשימה.
    3. לקרוע את האזור הצבוט של הרקמה מן הריאה.
  2. התבונן באזור הרקמה שהוסרה ואשר אם היא רקמת מכתשית או לא.
    הערה: רקמת מכתשית קיימת בכל רחבי הריאה, ולכן ניתן וצריך להסיר אותה לאורך הליך הדיסקציה. כל רקמה שלא ניתן לזהות בקלות כנאדיות, כלי דם או דרכי נשימה צריכה להיות מסווגת כרקמה בתפזורת וממוקמת בצינור המסומן המתאים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

סכמה כוללת של הפרוטוקול מתוארת באיור 1. לאחר שליטה, דיסקציה אזורית של רקמת ריאה decellularized ניתן לשחזר בקלות. קביעת הסיווג של כל דגימת רקמה קטועה היא הכרחית להצלחת הליך הדיסקציה. רקמת כלי הדם היא אלסטית יותר באופן משמעותי מדרכי הנשימה, ולכן שימוש במלקחיים כדי למתוח את הרקמה הוא לעתים קרובות אינדיקטור חזק אם דגימה מסוימת היא כלי דם או דרכי נשימה. בדרך כלל, רקמת כלי הדם פועלת במקביל לנתיב האוויר (איור 2A). רקמת כלי הדם גם נוטה להיראות לבנה ואטומה יותר בצבע (איור 2B) מאשר רקמת דרכי הנשימה (איור 2C). טכניקת פיזור המספריים הכירורגית המתוארת בפרוטוקול מתוארת באיור 3. דגימות גדולות יותר של דרכי הנשימה מוקפות בטבעות סחוס שנראות מעט לבנות יותר מנתיב האוויר עצמו. לכן, התבוננות בטבעות סחוס היא אינדיקטור מיידי לכך שהמדגם המדובר הוא נתיב האוויר (איור 4). קביעה אם מדגם הוא בעיקר alveoli הוא קצת יותר מסובך בשל alveoli להיות נוכח בכל הריאה קטן מדי כדי לצפות בעיניים חשופות. לאחר הסרתן, רקמת הנאדיות נוטה לסגת לצורה דמוית פקעת ונראית הומוגנית יחסית (איור 5). לפעמים, רקמת מכתשית יכולה להיראות מנוקדת, אבל זה לא צריך להכיל פסים גלויים של לבן כמו זה עשוי להצביע על נוכחות של דרכי נשימה בגודל בינוני עד גדול או כלי דם. במקרים בהם נצפים פסים לבנים או מבנים בלתי מזוהים אחרים, יש לסווג את דגימת הרקמה כריאה בתפזורת ולמקם אותה בצינור המסומן המתאים. תהליך דיסקציה זה אינו מדויק, וככזה, אנו מסווגים את קטגוריית רקמת הנאדיות כמועשרת בנאדיות. באמצעות פרוטוקול זה, אי אפשר להשיג דגימת רקמת מכתשית טהורה 100%. אולם בעבר הראינו באמצעות ספקטרומטריית מסות שהרכב ECM משתנה בין אזורים בודדים של ריאות דה-סלולריות, כולל ECM של כל הריאה (wECM), ECM מועשר בנאדיות (aECM), ECM של דרכי הנשימה (airECM) ו-ECM של כלי הדם (vECM) (איור 6A-F)21. בפרט, בריאות דה-צלולריות שהתקבלו מחולים ללא היסטוריה של מחלת ריאות, אפיינו העשרה של חלבונים הקשורים לקרום המרתף (כלומר, למינינים) ב-aECM, בעוד ש-airECM מועשר בחלבוני ECM הקשורים לסחוס, כגון אגרקן (ACAN), ו-vECM מועשר בפיברונקטין (FN1) ובחלבוני ECM מסיסים אחרים הקשורים לכלי דם (איור 6G, ח)21. יתר על כן, הוכחנו בעבר כי הרכב ECM משתנה בחולים עם IPF או COPD באופן ספציפי לאזור, תוך הדגשת הצורך בשיטות לחקור אזורי ריאה בודדים כמתואר כאן21.

Figure 1
איור 1: ייצוג סכמטי של כל תהליך הדה-צלולריזציה והדיסקציה של הריאה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: דוגמה המראה את ההבדל בין דרכי הנשימה הדה-סלולריות לבין רקמת כלי הדם במהלך דיסקציה . (A) אנטומיה ראשונית עם דרכי הנשימה וכלי הדם במקביל. (B) נתיב אוויר ו-(C) כלי דם המוחזקים כל אחד באמצעות מלקחיים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: נוהל זיהוי וקצירת כלי דם. (A) אזור גדול של כלי דם ריאתיים המוחזק זקוף באמצעות מלקחיים. אין טבעות סחוס ולרקמה יש מידה מסוימת של גמישות, המאשרת שהמדגם הוא כלי דם. (B) מספריים כירורגיים משמשים לחיתוך זהיר של החלק העליון של כלי הדם. (C) די והותר כלי דם נשמרים מתחת לחתך כך שניתן יהיה למקם אותו מחדש ולנתח אותו עוד יותר. (D) קטע של כלי דם דיסטליים יותר שניתן לחתוך. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: נוהל זיהוי וקצירת דרכי אוויר . (A) אזור גדול של נתיב האוויר המוחזק זקוף באמצעות מלקחיים. התמונה מציגה טבעות סחוס שקופות, המאשרות כי הדגימה היא דרכי הנשימה. (B) מספריים כירורגיים משמשים לניתוק זהיר של החלק העליון של נתיב האוויר. (C) די והותר נתיב אוויר נשמר מתחת לחתך כך שניתן יהיה למקם אותו מחדש ולנתח אותו עוד יותר. (D) נתיב האוויר המנותק ממוקם בצינור המסומן המתאים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: דוגמה המציגה מדגם מייצג של רקמת מכתשית. רקמת מכתשית מבודדת המוחזקת לבדיקה עם זוג מלקחיים. דגימת רקמת הנאדית היא כדורית לאחר מיצוי מהריאה ויש לה צבע אחיד. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: מטריזומי ריאות דה-צלולריים משתנים בהתאם לאזור האנטומי. תמונה מייצגת של ריאה אנושית נטולת תאים בצד הגחוני (A) והגבי (B) ולאחר מכן דיסקציה לדרכי נשימה מבודדות (C) ולעצים וסקולריים (D). € אבקות ECM טחונות בחנקן נוזלי של ECM ריאות שלמות דה-צלולריות (wECM), כמו גם ECM מאזורים מועשרים בנאדיות (aECM), מועשרים בדרכי הנשימה (airECM) ומועשרים בכלי דם (vECM). (F) תרשים ניתוח רכיבים עיקריים (PCA) המדגים את הדמיון בין ההרכב המטריזומי הכולל בין דגימות ספציפיות לאזור. (G) היחס בין הרכב קרום מרתף ממוצע מאזורים ספציפיים לריאות דה-צלולריות. (H) מפת חום של 25 חלבוני המטריזומים המובילים בכל אזורי הריאה הדה-צלולריים. איור זה הודפס מחדש מתוך Hoffman et al.21. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

רקמות דה-תאיות מבני אדם וממינים אחרים משמשות לעתים קרובות כביו-חומרים לחקר הרכב ECM וכן אינטראקציות תא-ECM במודלים של תרביות ex vivo, כולל הידרוג'לים תלת-ממדיים12,13. בדומה לאיברים אחרים, ריאות דה-תאיות שימשו בעבר לקביעת הבדלים בהרכב ECM בריאות לעומת חולות (כלומר, אמפיזמטיות ו- IPF) והן משמשות יותר ויותר כהידרוג'ל לחקר דינמיקה של ECM ואינטראקציות תא-ECM 7,8,9,10,11,14,15,16,17, 18,19,20. עם זאת, מחקרים פרוטאומיים והידרוג'ל בריאות דה-צלולריות התייחסו רק לריאה בכללותה, ולכן אינם מסוגלים לקבוע את תפקידם של אזורים אנטומיים בודדים בתוצאות המחקר הכוללות. מכיוון שהריאה היא איבר מורכב המשתנה באופן דרסטי בתפקיד, בהרכב ובמבנה הפיזיולוגי בין אזורים אנטומיים, חיוני לפתח שיטות לחקר אזורים בודדים אלה בנפרד21,22. במאמר זה נתאר שיטה חדשנית להפקת אזורים אנטומיים בודדים (אזורים מועשרים בנאדיות, דרכי נשימה וכלי דם) מריאות דה-תאיות למגוון יישומים במורד הזרם, כולל אפיון פרוטאומי ומחקרי הידרוג'ל ex vivo 21

לאחר דה-צלולריזציה של כל הריאות, השיטה שלנו מתארת פרוטוקול דיסקציה מדורג להעשרת דרכי הנשימה ועצי כלי הדם. המשך הטיפול הוא ההיבט החשוב ביותר של הליך הדיסקציה כדי לא לזהות באופן שגוי דגימה מסוימת ולא לקטוע באקראי אזור של רקמה. תוצאה פוטנציאלית של האחרון היא לאבד את המסלול של היכן נתיב האוויר או כלי הדם מנותב בתוך הריאה. נכון לעכשיו, מומלץ להחזיק את נתיב האוויר או כלי הדם עם מלקחיים עד שהרקמה נחשפת לנקודה שבה ניתן לאסוף אותה. בעתיד, שינויים בפרוטוקול זה עשויים לכלול החלת מהדק על הקצה החשוף של נתיב האוויר או כלי הדם, אשר יאפשר זיהוי מתמיד של הרקמה המנותחת באופן פעיל. שינויים קודמים כללו הכנסת טכניקת התפשטות עם מספריים כירורגיים, המתוארת בפרוטוקול. לפני השימוש בטכניקת התפשטות, בוצעה שיטה ידנית לחשיפת נתיב האוויר או כלי הדם שכללה תלישת הרקמה שמסביב. שינוי זה יעיל יותר בחשיפת דרכי הנשימה או כלי הדם ומגביל את כמות הנזק לרקמות הסובבות, אשר לאחר מכן ניתן לנתח עוד יותר לדגימות ספציפיות לאזור.

מגבלה אחת של הליך זה היא כי הימנעות ניתוק מקרי של כלי דם קטנים ודרכי הנשימה יכול להיות קשה, כמו ברגע אלה מגיעים קטרים קטנים יותר, הם הופכים עדינים יותר ויותר. ככזה, זה הופך להיות מועיל יותר לוותר על רכישת דרכי נשימה וכלי דם קטנים מאוד ולסווג את האזור כתפזורת במקום. זה מקובל לחלוטין, שכן רקמת ריאה בתפזורת נועדה להכיל תערובת של כל סוגי רקמת הריאה. מגבלה נוספת היא הקושי לבודד רקמת מכתשית טהורה ללא הדגימה המכילה כמויות זעירות של כלי דם או דרכי נשימה. דרך קלה להימנע מכך היא לאסוף דגימות קטנות של רקמת מכתשית (כ 5 מ"מ3), כך שמרכז דגימת הרקמה נוטה פחות להכיל סוגי רקמות לא רצויים.

השיטות המתוארות הן חדשניות ואיננו מודעים כיום לשיטות אחרות לנתיחת ריאות ספציפיות לאזור. פרוטוקול זה מספק את היכולת להבחין בין אזורים שונים של הריאה, אשר מבסס הבנה מדעית חזקה יותר של הרכב.

פרוטוקול דיסקציה זה עשוי להיות בעל יישומים ביצירת הידרוג'לים עבור יישומי תרבית תאים דו-ממדית ותלת-ממדית, כמו גם בפיתוח ביו-דיו ליישומי הדפסה תלת-ממדית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

לאף אחד מהכותבים אין ניגודי עניינים.

Acknowledgments

המחברים מודים לשירותי נתיחת UVM לאחר המוות על רכישת ריאות אנושיות ולדוקטורט רוברט פוליוט על תרומתם לטכניקות הדיסקציה הכוללות. מחקרים אלה נתמכו על ידי R01 HL127144-01 (DJW).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bonn Scissors Fine Science Tools 14184-09
Dumont #5 - Fine Forceps Fine Science Tools 11254-02
Forceps, Curved, S/S, Blunt, Serrated - 130mm CellPath N/A
Hardened Fine Scissors Fine Science Tools 14090-11
Moria Iris Forceps Fine Science Tools 11373-22
Pyrex Glass Casserole Dish Cole-Parmer 3175-10

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. López-Campos, J. L., Tan, W., Soriano, J. B. Global burden of COPD. Respirology. 21 (1), 14-23 (2016).
  2. Raherison, C., Girodet, P. -O. Epidemiology of COPD. European Respiratory Review. 18 (114), 213-221 (2009).
  3. Glass, D. S., et al. Idiopathic pulmonary fibrosis: Current and future treatment. The Clinical Respiratory Journal. 16 (2), 84-96 (2022).
  4. Dickinson, K. M., Collaco, J. M. Cystic Fibrosis. Pediatrics in Review. 42 (2), 55-67 (2021).
  5. DeFreitas, M. R., McAdams, H. P., Azfar Ali, H., Iranmanesh, A. M., Chalian, H. Complications of lung transplantation: update on imaging manifestations and management. Radiology: Cardiothoracic Imaging. 3 (4), e190252 (2021).
  6. Young, K. A., Dilling, D. F. The future of lung transplantation. Chest. 155 (3), 465-473 (2019).
  7. Wagner, D. E., et al. Comparative decellularization and recellularization of normal versus emphysematous human lungs. Biomaterials. 35 (10), 3281-3297 (2014).
  8. Booth, A. J., et al. Acellular normal and fibrotic human lung matrices as a culture system for in vitro investigation. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 186 (9), 866-876 (2012).
  9. Uhl, F. E., Wagner, D. E., Weiss, D. J. Preparation of decellularized lung matrices for cell culture and protein analysis. Methods in Molecular Biology. 1627, 253-283 (2017).
  10. Wagner, D. E., et al. Three-dimensional scaffolds of acellular human and porcine lungs for high throughput studies of lung disease and regeneration. Biomaterials. 35 (9), 2664-2679 (2014).
  11. Uhl, F. E., et al. Functional role of glycosaminoglycans in decellularized lung extracellular matrix. Acta Biomaterialia. 102, 231-246 (2020).
  12. Saldin, L. T., Cramer, M. C., Velankar, S. S., White, L. J., Badylak, S. F. Extracellular matrix hydrogels from decellularized tissues: structure and function. Acta Biomaterialia. 49, 1-15 (2017).
  13. Giobbe, G. G., et al. Extracellular matrix hydrogel derived from decellularized tissues enables endodermal organoid culture. Nature Communications. 10 (1), 5658 (2019).
  14. Petrou, C. L., et al. Clickable decellularized extracellular matrix as a new tool for building hybrid-hydrogels to model chronic fibrotic diseases in vitro. Journal of Materials Chemistry. B. 8 (31), 6814-6826 (2020).
  15. Nizamoglu, M., et al. An in vitro model of fibrosis using crosslinked native extracellular matrix-derived hydrogels to modulate biomechanics without changing composition. Acta Biomaterialia. 147, 50-62 (2022).
  16. Marhuenda, E., et al. Lung extracellular matrix hydrogels enhance preservation of type ii phenotype in primary alveolar epithelial cells. International Journal of Molecular Sciences. 23 (9), 4888 (2022).
  17. Zhou, J., et al. Lung tissue extracellular matrix-derived hydrogels protect against radiation-induced lung injury by suppressing epithelial-mesenchymal transition. Journal of Cellular Physiology. 235 (3), 2377-2388 (2020).
  18. Pouliot, R. A., et al. Development and characterization of a naturally derived lung extracellular matrix hydrogel. Journal of Biomedical Materials Research. Part A. 104 (8), 1922-1935 (2016).
  19. Pouliot, R. A., et al. Porcine lung-derived extracellular matrix hydrogel properties are dependent on pepsin digestion time. Tissue Engineering. Part C, Methods. 26 (6), 332-346 (2020).
  20. de Hilster, R. H. J., et al. Human lung extracellular matrix hydrogels resemble the stiffness and viscoelasticity of native lung tissue. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 318 (4), L698-L704 (2020).
  21. Hoffman, E. T., et al. Regional and disease specific human lung extracellular matrix composition. Biomaterials. 293, 121960 (2023).
  22. Sicard, D., et al. Aging and anatomical variations in lung tissue stiffness. American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 314 (6), L946-L955 (2018).

Tags

ביו-הנדסה גיליון 199
דיסקציה ובידוד של רקמת ריאה דה-צלולרית ספציפית לאזור
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hoffman, E. T., Downs, I. D., Young, More

Hoffman, E. T., Downs, I. D., Young, B., Asarian, L., Weiss, D. J. Dissection and Isolation of Region-Specific Decellularized Lung Tissue. J. Vis. Exp. (199), e65276, doi:10.3791/65276 (2023).

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