Waiting
Login processing...

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

Bioengineering

Bölgeye Özgü Desellülarize Akciğer Dokusunun Diseksiyonu ve İzolasyonu

Published: September 29, 2023 doi: 10.3791/65276

Summary

Burada bölgesel desellülarize akciğer dokusunun izolasyonu için bir protokol sunulmaktadır. Bu protokol, hücre dışı matris ve hücre-matris etkileşimlerindeki karmaşıklıkları incelemek için güçlü bir araç sağlar.

Abstract

Akciğer transplantasyonu, şiddetli akciğer hastalığının sonraki aşamalarındaki hastalar için genellikle tek seçenektir, ancak bu hem uygun donör akciğerlerin beslenmesi hem de transplantasyon sonrası hem akut hem de kronik rejeksiyon nedeniyle sınırlıdır. Hastalıklı akciğerlerin replasmanı için yeni biyomühendislik yaklaşımlarının belirlenmesi, hasta sağkalımını iyileştirmek ve mevcut transplantasyon metodolojileriyle ilişkili komplikasyonlardan kaçınmak için zorunludur. Alternatif bir yaklaşım, tipik olarak akut ve kronik rejeksiyonun nedeni olan hücresel bileşenlerden yoksun desellülarize tüm akciğerlerin kullanımını içerir. Akciğer çok karmaşık bir organ olduğundan, vaskülatür, hava yolları ve alveoler doku dahil olmak üzere belirli bölgelerin hücre dışı matriks bileşenlerini incelemek ilgi çekicidir. Bu yaklaşımın amacı, araştırmacıların bölgeye özgü dokuyu tamamen desellülarize akciğerlerden diseke edebilecekleri ve izole edebilecekleri basit ve tekrarlanabilir yöntemler oluşturmaktır. Mevcut protokol domuz ve insan akciğerleri için tasarlanmıştır, ancak diğer türlere de uygulanabilir. Bu protokol için dokunun dört bölgesi belirlendi: hava yolu, vaskülatür, alveoller ve toplu akciğer dokusu. Bu prosedür, geleneksel toplu analiz yöntemlerinin aksine, desellülarize akciğer dokusunun içeriğini daha doğru bir şekilde temsil eden doku örneklerinin elde edilmesini sağlar.

Introduction

Kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH), idiyopatik pulmoner fibroz (İPF) ve kistik fibroz (KF) dahil olmak üzere akciğer hastalıkları şu anda kürsüzkalmaktadır 1,2,3,4. Akciğer transplantasyonu genellikle daha sonraki aşamalardaki hastalar için tek seçenektir, ancak bu hem uygun donör akciğerlerin temini hem de transplantasyon sonrası hem akut hem de kronik rejeksiyon nedeniyle sınırlı bir seçenek olmaya devam etmektedir 3,5,6. Bu nedenle, yeni tedavi stratejilerine kritik bir ihtiyaç vardır. Solunum biyomühendisliğinde umut verici bir yaklaşım, desellülarize edilmiş doğal akciğer dokusundan hazırlanan doku kaynaklı iskelelerin uygulanmasıdır. Asellüler bütün akciğer iskeleleri, doğal hücre dışı matris (ECM) kompozisyonunun ve biyoaktivitesinin karmaşıklığının çoğunu koruduğundan, tüm organ mühendisliği için ve akciğer hastalığı mekanizmalarını incelemek için geliştirilmiş modeller olarak yoğun bir şekilde çalışılmıştır 7,8,9,10. Buna paralel olarak, organoid ve diğer doku kültürü modellerinde hücre-hücre ve hücre-ECM etkileşimlerini incelemek için hidrojeller ve diğer substratlar olarak akciğerler de dahil olmak üzere farklı organlardan desellülarize dokuların kullanılmasına yönelik artan ilgi vardır 11,12,13,14,15,16,17. Bunlar, tümör kaynaklarından türetilen Matrigel gibi ticari olarak temin edilebilen substratlardan daha alakalı modeller sağlar. Bununla birlikte, insan akciğer kaynaklı hidrojeller hakkındaki bilgiler şu anda nispeten sınırlıdır. Daha önce desellülarize domuz akciğerlerinden elde edilen hidrojelleri tanımladık ve hem mekanik hem de malzeme özelliklerini karakterize ettik ve hücre kültürü modelleri olarak faydalarını gösterdik18,19. Yakın tarihli bir raporda, desellülarize normal ve hastalıklı (KOAH, İPF) insan akciğerlerinden türetilen hidrojellerin başlangıçtaki mekanik ve viskoelastik karakterizasyonu ayrıntılı olarak açıklanmıştır20. Ayrıca, desellülarize normal ve KOAH insan akciğerlerinin glikozaminoglikan içeriğini karakterize eden ilk verileri ve bunların hücre-hücre ve hücre-ECM etkileşimlerini incelemek için uygulanabilirliklerini sunduk11.

Bu örnekler, desellülarize insan akciğer ECM'lerinin araştırma amaçlı kullanılmasının gücünü göstermektedir. Bununla birlikte, akciğer karmaşık bir organdır ve hem yapı hem de fonksiyon, ECM bileşimi ve sertlik21,22 gibi diğer özellikler de dahil olmak üzere akciğerin farklı bölgelerinde değişir. Bu nedenle, ECM'yi trakea ve büyük hava yolları, orta ve küçük hava yolları ve alveollerin yanı sıra büyük, orta büyüklükte ve küçük kan damarları da dahil olmak üzere akciğerin bireysel bölgelerinde incelemek ilgi çekicidir. Bu amaçla, desellülarize insan ve domuz akciğerlerini diseksiyon etmek ve daha sonra bu anatomik bölgelerin her birini izole etmek için güvenilir ve tekrarlanabilir bir yöntem geliştirdik. Bu, hem normal hem de hastalıklı akciğerlerde bölgesel protein içeriğinin ayrıntılı diferansiyel analizine izin vermiştir21.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Tüm hayvan çalışmaları, Vermont Üniversitesi IACUC'ye (UVM) uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Tüm insan akciğerleri UVM Otopsi Servislerinden edinilmiş ve ilgili çalışmalar UVM IRB kılavuzlarına göre yapılmıştır.

NOT: Domuz ve insan akciğerlerinin desellülarizasyonu daha önce grubumuz 7,8,9,10,21 tarafından tanımlanmıştır. Kısacası, tüm akciğer lobları, peristaltik bir pompa kullanılarak bir dizi 2 L deterjan ve enzim çözeltisi ile hava yollarının ve vaskülatürün sıralı perfüzyonu yoluyla desellülarize edilir:% 0.1 Triton-X 100,% 2 sodyum deoksikolat, 1 M sodyum klorür, 30 μg / mL DNaz / 1.3 mM MgSO 4/2 mM CaCl2,% 0.1 perasetik asit /%4 etanol, ve deiyonize su yıkama. Etkili desellülarizasyonu doğrulamak için standart yöntemler, desellülarize akciğerlerde <50 ng / mg kalıntı çift sarmallı DNA'nın belirlenmesini ve jel elektroforezi ile DNA fragmanlarının bulunmamasını ve hematoksilin ve eozin (H &E) boyaması ile nükleer boyamayı içerir 9,21.

1. Kurulum

  1. Bir cam güveç kabı, iki çift cerrahi cımbız, bir çift forseps ve bir çift cerrahi makas ve otoklav dahil olmak üzere diseksiyon prosedürü için gerekli tüm ekipmanları kullanmadan önce toplayın.
  2. Akciğerin bir bölümünü alın, cam güveç kabına yerleştirin ve hava yolunun üst ucunun net bir şekilde görülebilmesi için yönlendirin.
  3. Vaskülatürün proksimal ucunu tanımlayın ve sonraki adımlara kadar bozulmadan tutun. Vaskülatürün ucu açıkça görülebilmeli ve tamamen opak beyaz renkte olmalıdır.
  4. Bir çift cımbız ve cerrahi makas kullanarak, akciğerin dışını kaplayan herhangi bir plevrayı çıkarın ve atın.

2. Hava yolunun açığa çıkarılması

  1. Cerrahi makasla bir yayılma tekniği kullanarak, ek hava yolunu ortaya çıkarmak için yavaşça çalışın.
    1. Tipik olarak yaklaşık 2-4 cm çapa sahip olacak en büyük hava yolunu bulun. Bir hava yolunu tanımlamanın bir başka yolu, görsel olarak veya dokunun palpasyonu yoluyla tespit edilebilen kıkırdak halkalarının gözlemlenmesidir.
    2. Bir çift forseps kullanarak, görünmeyen hava yolunun yerini yaklaşık 1 inç derinliğe kadar belirlemek için hava yolunun uzunluğunu palpe edin.
      NOT: Kıkırdak halkaları ile kaplı olan hava yolu, karakteristik olarak diğer akciğer dokularından daha serttir. Bu nedenle, görünmeyen hava yolunu bulmak ve palpe etmek nispeten basit olmalıdır.
    3. Cerrahi makası hava yoluna paralel tutarak, kapalı uçları görünmeyen hava yolunu doğrudan çevreleyen dokuya yerleştirin.
    4. Çevreleyen zarı yavaşça ayırmak için cerrahi makası yavaşça açın. Daha sonra, cerrahi makası çıkarın ve herhangi bir dokuyu kesmekten kaçının.
    5. Hava yolunu açığa çıkarmaya devam etmek için diseksiyon prosedürü boyunca bu işlemi aralıklı olarak tekrarlayın.
  2. Cerrahi makası kullanarak, hava yolunu dallanma noktalarında kesin ve her iki dal boyunca bağımsız olarak diseke edin.
    NOT: Dallanma noktası, bir hava yolunun iki ayrı hava yoluna bölündüğü bir konumdur.
  3. Hava yolunun kopuk bölgeleri bir zamanlar sağlam uçların tanımlanabilir kalacağından ve daha fazla diseksiyon için kolayca yerleştirileceğinden emin olurlar.
  4. Hava yolunun kopmuş bölgelerini ilgili tüpe yerleştirin. Kopan bölgelerin büyüklüğü numuneye bağlı olarak değişecektir, ancak genel olarak uzunluğu 1-5 cm arasında değişecektir. Genişlik, hava yolu ağacı boyunca göreceli konuma bağlı olarak değişir, distal bölgeler daha proksimal bölgelerden daha küçük genişlikleri korur.

3. Vaskülatür bölgelerinin açığa çıkarılması ve çıkarılması

  1. Vaskülatüre hafif basınç uygulayın ve yavaşça hava yolundan uzaklaşın. Vaskülatürün hafifçe gerilmesine izin verin ve vaskülatürü hava yolundan daha da ayırmak için cerrahi makas kullanın.
    NOT: Çok fazla basınç vaskülatürü yırtacaktır. Vaskülatür yırtılırsa, vaskülatürün bu bölümünü ilgili etiketli tüpe yerleştirin ve sağlam ucunu tanımlayın.
  2. Vasküler ağaçta bir dallanma noktası ortaya çıktığında, vaskülatürdeki daha aşağı bölgeleri ortaya çıkarmak için cerrahi makas ve cımbız kullanın.
    1. Cerrahi makasın kapalı uçlarını bir dallanma noktasının hemen altına ve karşılık gelen iki vaskülatür bölgesi arasına yerleştirerek başlayın.
    2. Altta yatan dokuları ayırmak için makası yavaşça açın.
    3. Aralıklı olarak, cerrahi makas kullanılarak birbirinden ayrılan dokuyu ve ayrıca vaskülatürü doğrudan çevreleyen diğer dokuları çıkarmak için bir çift cımbız kullanın.
  3. Vaskülatür hava yolunun bölgelerini kapladığında veya diseksiyon prosedüründeki herhangi bir adım için hantal hale geldiğinde, vaskülatürü bir dallanma noktasında kesin ve her iki dal boyunca bağımsız olarak diseke edin.
  4. Vaskülatürün şiddetli bölgeleri bir zamanlar sağlam uçların tanımlanabilir kalacağından ve daha fazla diseksiyon için kolayca yerleştirileceğinden emin olurlar.

4. Alveoler dokunun tanımlanması ve çıkarılması

  1. Bir çift forseps veya cımbız kullanarak, alveolar dokunun küçük bölgelerini sıkıştırın ve sonra yavaşça yırtın.
    1. Hava yolunun veya vaskülatür doğrudan yakınında olmayan bir doku bölgesi bulun.
    2. Cımbızları kullanarak, dokunun herhangi bir vaskülatür veya hava yolundan yoksun görünen küçük bir bölgesini sıkıştırın.
    3. Dokunun sıkışmış bölgesini akciğerden yırtın.
  2. Çıkarılan doku bölgesini gözlemleyin ve alveoler doku olup olmadığını doğrulayın.
    NOT: Alveoler doku akciğer boyunca mevcuttur, bu nedenle diseksiyon prosedürü boyunca çıkarılabilir ve çıkarılmalıdır. Öncelikle alveoller, vaskülatür veya hava yolu olarak kolayca tanımlanamayan herhangi bir doku, dökme doku olarak kategorize edilmeli ve ilgili etiketli tüpe yerleştirilmelidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Protokolün genel bir şeması Şekil 1'de gösterilmiştir. Bir kez ustalaştıktan sonra, desellülarize akciğer dokusunun bölgesel diseksiyonu kolayca tekrarlanabilir. Her kopan doku örneğinin kategorizasyonunun belirlenmesi, diseksiyon prosedürünün başarısı için zorunludur. Vasküler doku hava yolundan önemli ölçüde daha elastiktir, bu nedenle dokuyu germek için forseps kullanmak genellikle belirli bir numunenin vaskülatür veya hava yolu olup olmadığının güçlü bir göstergesidir. Tipik olarak, vasküler doku hava yoluna paralel olarak uzanır (Şekil 2A). Vasküler doku ayrıca hava yolu dokusundan (Şekil 2C) daha beyaz ve opak renkli görünme eğilimindedir (Şekil 2B). Protokolde anlatılan cerrahi makas yayma tekniği Şekil 3'te gösterilmiştir. Hava yolunun daha büyük örnekleri, hava yolunun kendisinden biraz daha beyaz görünen kıkırdak halkaları tarafından kapsanır. Bu nedenle, kıkırdak halkalarının gözlemlenmesi, söz konusu numunenin hava yolu olduğunun doğrudan bir göstergesidir (Şekil 4). Bir numunenin öncelikle alveol olup olmadığını belirlemek, alveollerin akciğer boyunca mevcut olması ve çıplak gözle gözlemlenemeyecek kadar küçük olması nedeniyle biraz daha karmaşıktır. Bir kez çıkarıldıktan sonra, alveolar doku ampul benzeri bir şekle çekilme eğilimindedir ve nispeten homojen görünür (Şekil 5). Bazen, alveolar doku benekli görünebilir, ancak orta-büyük boyutlu hava yolu veya vaskülatür varlığını gösterebileceğinden, asla görünür beyaz çizgiler içermemelidir. Beyaz çizgilerin veya diğer tanımlanamayan yapıların gözlendiği durumlarda, doku örneği dökme akciğer olarak sınıflandırılmalı ve ilgili etiketli tüpe yerleştirilmelidir. Bu diseksiyon işlemi kesin değildir ve bu nedenle alveolar doku kategorisini alveolar zenginleştirilmiş olarak sınıflandırırız. Bu protokolü kullanarak,% 100 saf bir alveolar doku örneği elde etmek imkansızdır. Bununla birlikte, daha önce kütle spektrometresi kullanarak, ECM bileşiminin, tüm akciğer ECM (wECM), alveolar ile zenginleştirilmiş ECM (aECM), hava yolu ECM (airECM) ve vaskülatür ECM (vECM) dahil olmak üzere desellülarize akciğerlerin bireysel bölgeleri arasında değiştiğini göstermiştik (Şekil 6A-F)21. Özellikle, akciğer hastalığı öyküsü olmayan hastalardan elde edilen desellülarize akciğerlerde, aECM'de bazal membranla ilişkili proteinlerin (yani lamininlerin) zenginleştirilmesini karakterize ettik, airECM ise agrekan (ACAN) gibi kıkırdakla ilişkili ECM proteinlerinde zenginleştirilir ve vECM, fibronektin (FN1) ve kan damarlarıyla ilişkili diğer çözünür ECM proteinleri ile zenginleştirilir (Şekil 6G, H)21. Ayrıca, daha önce İPF veya KOAH'lı hastalarda ECM kompozisyonunun bölgeye özgü bir şekilde değiştiğini göstermiş ve burada açıklandığı gibi bireysel akciğer bölgelerini sorgulamak için yöntemlerin gerekliliğini vurgulamıştık21.

Figure 1
Şekil 1: Tüm akciğer desellülarizasyonu ve diseksiyon sürecinin şematik gösterimi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Diseksiyon sırasında desellülarize hava yolu ile vasküler doku arasındaki farkı gösteren örnek . (A) Hava yolları ve vaskülatür ile ilk anatomi yan yana getirilir. (B) Hava yolu ve (C) vaskülatür her biri forseps ile tutulur. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Vaskülatürü tanımlama ve toplama prosedürü . (A) Pulmoner vaskülatürün forseps ile dik tutulmasının büyük bölgesi. Kıkırdak halkaları yoktur ve doku, numunenin vaskülatür olduğunu doğrulayan bir dereceye kadar elastikiyete sahiptir. (B) Cerrahi makas, vaskülatürün üst kısmını dikkatlice kesmek için kullanılır. (C) Kesimin altında yeterince vaskülatür tutulur, böylece kolayca yer değiştirebilir ve daha fazla diseke edilebilir. (D) Daha distal vaskülatürün kesitlenebilen bir bölümü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4: Hava yolunun tanımlanması ve toplanması için prosedür. (A) Hava yolunun forseps ile dik tutulan geniş bölgesi. Görüntü, numunenin hava yolu olduğunu doğrulayan net kıkırdak halkalarını göstermektedir. (B) Hava yolunun üst kısmını dikkatlice kesmek için cerrahi makas kullanılır. (C) Kesimin altında yeterince hava yolu tutulur, böylece kolayca yer değiştirebilir ve daha fazla diseke edilebilir. (D) Kopan hava yolu, ilgili etiketli tüpe yerleştirilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5: Alveoler dokunun temsili bir örneğini gösteren örnek. İzole alveoler doku bir çift forseps ile incelenmek üzere bekletilir. Alveolar doku örneği, akciğerden ekstraksiyondan sonra küreseldir ve homojen renklenmeye sahiptir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6: Desellülarize akciğer matrizomu anatomik bölgeye bağlı olarak değişir. Ventral (A) ve dorsal (B) tarafında desellülarize bir insan akciğerinin temsili görüntüsü ve ardından izole hava yolu (C) ve vasküler (D) ağaçlara diseksiyon. € Tüm desellülarize akciğer ECM'sinin (wECM) sıvı azotla öğütülmüş ECM tozlarının yanı sıra alveolar ile zenginleştirilmiş (aECM), hava yolu ile zenginleştirilmiş (airECM) ve vaskülatürle zenginleştirilmiş (vECM) bölgelerden ECM. (F) Bölgeye özgü numuneler arasında toplam matrizom bileşiminin benzerliğini gösteren ana bileşen analizi (PCA) grafiği. (G) Desellülarize akciğere özgü bölgelerden ortalama bazal membran bileşiminin oranı. (H) Tüm desellülarize akciğer bölgelerindeki en iyi 25 matrizom proteininin ısı haritası. Bu şekil Hoffman ve ark.21'den yeniden basılmıştır. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

İnsanlardan ve diğer türlerden alınan desellülarize dokular, ECM kompozisyonunu incelemek için biyomateryal olarak sıklıkla kullanılır ve 3D hidrojeller12,13 dahil olmak üzere ex vivo kültür modellerinde hücre-ECM etkileşimlerini inceler. Diğer organlara benzer şekilde, desellülarize akciğerler daha önce sağlıklı ve hastalıklı (yani amfizematöz ve İPF) akciğerlerde ECM kompozisyon farklılıklarını belirlemek için kullanılmıştır ve ECM dinamiklerini ve hücre-ECM etkileşimlerini incelemek için hidrojeller olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır 7,8,9,10,11,14,15,16,17, 18,19,20. Bununla birlikte, desellülarize akciğerlerdeki proteomik ve hidrojel çalışmaları sadece akciğeri bir bütün olarak ele almıştır ve bu nedenle bireysel anatomik bölgelerin genel çalışma sonuçları üzerindeki rolünü belirleyememektedir. Akciğer, anatomik bölgeler arasındaki fizyolojik rol, kompozisyon ve yapı bakımından büyük ölçüde değişen karmaşık bir organ olduğundan, bu bireysel bölgeleri ayrı ayrı incelemek için yöntemler geliştirmek kritik öneme sahiptir21,22. Burada, hem proteomik karakterizasyon hem de ex vivo hidrojel çalışmaları da dahil olmak üzere çeşitli aşağı akış uygulamaları için desellülarize akciğerlerden bireysel anatomik bölgeleri (alveolar ile zenginleştirilmiş, hava yolu ve vaskülatür bölgeleri) türetmenin yenilikçi bir yöntemini açıklıyoruz21

Tüm akciğer desellülarizasyonunu takiben, yöntemimiz hava yolu ve vaskülatür ağaçlarını zenginleştirmek için kademeli bir diseksiyon protokolünü tanımlamaktadır. Dikkatli bir şekilde ilerlemek, belirli bir numuneyi yanlış tanımlamamak veya dokunun bir bölgesini gelişigüzel koparmamak için diseksiyon prosedürünün en önemli yönüdür. İkincisinin potansiyel bir sonucu, hava yolunun veya vaskülatürün akciğer içinde nereye yönlendirildiğinin izini kaybetmektir. Şu anda, doku toplanabileceği noktaya maruz kalana kadar hava yolunu veya vaskülatürü forseps ile tutmak en iyi uygulamadır. Gelecekte, bu protokoldeki değişiklikler, hava yolunun veya vaskülatürün açıkta kalan ucuna bir kelepçe uygulanmasını içerebilir, bu da aktif olarak diseke edilen dokunun sürekli olarak tanımlanmasına izin verecektir. Geçmişteki değişiklikler, protokolde açıklanan cerrahi makasla bir yayılma tekniğinin tanıtılmasını içeriyordu. Bir yayılma tekniğinin kullanılmasından önce, hava yolunu veya vaskülatürün açığa çıkarılması için manuel bir yöntem uygulandı ve bu da çevreleyen dokunun sökülmesini içeriyordu. Bu modifikasyon, hava yolunun veya vaskülatürün açığa çıkarılmasında daha etkilidir ve çevre dokulara verilen hasar miktarını sınırlar, bu da daha sonra bölgeye özgü numunelere daha fazla diseke edilebilir.

Bu prosedürün bir sınırlaması, küçük vaskülatür ve hava yolunun kazara kesilmesinden kaçınmanın zor olabileceğidir, çünkü bunlar daha küçük çaplara ulaştığında, giderek daha hassas hale gelirler. Hal böyle olunca son derece küçük hava yolu ve damar yapılarının tedarikinden vazgeçilerek bölgenin toplu olarak kategorize edilmesi daha faydalı hale gelmektedir. Bu tamamen kabul edilebilir, çünkü toplu akciğer dokusunun tüm akciğer dokusu tiplerinin bir karışımını içermesi amaçlanmıştır. Diğer bir sınırlama, eser miktarda vaskülatür veya hava yolu içeren numune olmadan saf alveoler dokunun izole edilmesindeki zorluktur. Bunu önlemenin kolay bir yolu, küçük alveolar doku örnekleri (yaklaşık 5mm3) toplamaktır, böylece doku örneğinin merkezinin istenmeyen doku tipleri içerme olasılığı daha düşüktür.

Açıklanan yöntemler yenidir ve şu anda bölgeye özgü başka bir akciğer diseksiyonu yönteminin farkında değiliz. Bu protokol, akciğerin farklı bölgeleri arasında ayrım yapma yeteneği sağlar ve bu da bileşimin daha sağlam bir bilimsel anlayışını oluşturur.

Bu diseksiyon protokolü, 2D ve 3D hücre kültürü uygulamaları için hidrojellerin üretiminde ve 3D baskı uygulamaları için biyomürekkeplerin geliştirilmesinde uygulamalara sahip olabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların hiçbirinde çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgments

Yazarlar, insan akciğeri tedariki için UVM otopsi hizmetlerine ve genel diseksiyon tekniklerine katkılarından dolayı Robert Pouliot PhD'ye teşekkür eder. Bu çalışmalar R01 HL127144-01 (DJW) ile desteklenmiştir.

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

Biyomühendislik Sayı 199
Bölgeye Özgü Desellülarize Akciğer Dokusunun Diseksiyonu ve İzolasyonu
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