Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Bioengineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

תרבית רקמת איברים שלמה
 
Click here for the English version

תרבית רקמת איברים שלמה

Summary

איברים שלמים יכולים להיות בתרבית ex vivo באמצעות bioreactors מיוחדים במטרה לתקן או להחליף איברים שלמים. שיטה זו משתמשת באיבר תורם המופשט מכל התאים, ומשאירה מאחור את המבנה התלת מימדי, אשר מאוכלס מחדש בתאים חדשים. וידאו זה מדגים את כל תרבות האיברים של הריאות ומראה כיצד יש צורך בתרבות דינמית המחקה את הגירוי המכני בגוף כדי לגרום למאפייני רקמות מקומיות.

Overview

איברים שלמים יכולים להיות בתרבית ex vivo באמצעות bioreactors מיוחדים במטרה לתקן או להחליף איברים שלמים. שיטה זו משתמשת באיבר תורם המופשט מכל התאים, ומשאירה מאחור את המבנה התלת מימדי, אשר מאוכלס מחדש בתאים חדשים. וידאו זה מדגים את כל תרבות האיברים של הריאות ומראה כיצד יש צורך בתרבות דינמית המחקה את הגירוי המכני בגוף כדי לגרום למאפייני רקמות מקומיות.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

תרבויות במבחנה של איברים חלקיים או שלמים משמשים לעתים קרובות על מנת לדגמן במדויק את תפקוד הרקמה והאיברים בתנאי בדיקה שונים. תרבות איברים שלמה יכולה לכלול decellularization של איבר excised או הסרת תאים על מנת לנצל את מבנה האיברים המקומי. לאחר מכן, ההקלה עם תאים חדשים. השימוש ביו-ריאקטורים מיוחדים משולבים לעתים קרובות בתהליך recellularization כדי לחקות צמיחת רקמות בגוף. וידאו זה יציג את המנהלים הבסיסיים מאחורי תרבית רקמת איברים שלמה ולהדגים את ההליך במעבדה.

תהליך זה מתחיל בקציר איבר תורם. בדוגמה זו, אנו מראים ריאה תורמת מקוף. באמצעות תהליך הנקרא זלוף דטרגנט, האיבר המבודד מטוהר באופן שיטתי מאוכלוסיית התאים המקומיים שלו על ידי סדרה של שטיפות, וכתוצאה מכך מטריצת איברים אסלולר סטרילית. לאחר מכן, מטריצת הרקמה משוחזרת באמצעות סוגי תאים ספציפיים, כגון קו תאי גזע מבוסס. תאים יכולים גם להיתרם על ידי האדם שמקבל את הרקמה המהונדסת, הנקראת השתלת תאים אוטולוגיים. זה מפחית את הדחייה ומשפר את תאימות ביולוגית של האיבר. לחלופין, תאים יכולים לשמש מתורם אחר, הנקרא השתלה אלוגנית. ייתכן שיהיה צורך לבצע זאת אם לא ניתן לקצור מספר מספיק של תאים מהנמען הפוטנציאלי. ברגע שהתאים נזרעים על האיבר, bioreactors רקמות משמשים כדי לעורר את התפשטות התאים וצמיחת רקמות ישירה. כורים אלה שואפים לתרבות דינמית של האיבר ולחקות את הסביבה המקומית שנמצאת ב- vivo. לדוגמה, האיבר יכול להיות מחובר למשאבה peristaltic על מנת לדמות את זרימת הדם. עכשיו שלמדתם על עקרונות תרבות האיברים, בואו נסתכל על הליך לדוגמה המערב את כל תרבות האיברים של ריאות תורמות.

בתור התחלה, הריאות התורמות ממוקמות במגש ניתוח ואת עורק הריאות cannulated על ידי החדרת מחבר luer הנשי לתוך החלל הפתוח. מחבר luer נקבה שני מוכנס לאחר מכן לתוך פתח קנה הנשימה. תמיסת מלח או PBS חוצץ פוספט המכיל 30 יחידות למיליליטר של הפרין וחמישה מיקרוגרם למיליליטר של נתרן nitroprusside הוא הונחם אז כדי להקל על הרחבת כלי הדם והסרת אוויר לכוד מן הריאות. הפתרון הוא גורש על ידי נהמה טבעית וחוזר פעמיים נוספות לפני מכסת הצינורית, להחזיק את הפתרון בריאות כדי להמיס כל דם שיורית. לאחר מכן, שניהם אטריה הם קרועים ואת צינורית luer קנה הנשימה מוסר כדי להקל על ניקוז נוזלים. זלוף נמשך עם PBS, הפרין, פתרון nitroprusside נתרן עד דם רב ככל האפשר מוסר מן vasculature ריאתי. כדי להתחיל decellurization, הריאות מנופחות וחדרו במים deionized. לאחר חמישה שטיפת עורקים וכלי דם, הריאות מוסרות מהמים ושקועות בחומר ניקוי הנקרא טריטון כדי להסיר תאים תוך השפעה מינימלית על מטריצת האיברים. הריאות מנופחות פעמיים נוספות עם תמיסת טריטון לפני הדגירה בין לילה בארבע מעלות צלזיוס. לאחר הדגירה, הריאות נשטפות חמש פעמים נוספות עם מים טריים deionized. לאחר מכן, הריאות שקועות בתמיסת נתרן דוקסיכולאט של 2% ולאחר מכן נשטפו עוד כמה פעמים עם תמיסת מים וחיץ כדי להקל על דטרולאריזציה והסרה של פסולת הסלולר. כאשר הוא מטוהר לחלוטין, האיבר מאוחסן בתמיסת PBS סטרילית בארבע מעלות צלזיוס עד לשימוש.

כדי לחקות את ההתנהגות הטבעית של הריאות ניתן להשתמש ביו-ריאקטור מיוחד, כמו זה שמוצג כאן. ראשית, החדר הראשי של הכור מלא במדיום תרבותי ששויפל לאטמוספירה של 5% פחמן דו חמצני. ואז האיבר מותקן. לאחר החיבור, המכסה מאובטח וכל האוויר מוסר מהצינורות באמצעות מזרק. לאחר מכן, הביו-ריאקטור מועבר לאינקובטור של תרבית רקמות כדי לבצע שיווי משקל. לאחר מכן, הריאות מאווררות בנשימה מלאה אחת כל שתי דקות והמדיום מופץ דרך כלי הדם, דרך המשאבה הנאיסטית, במהירות של כ -10 מיליליטר לדקה במשך 30 דקות בסך הכל.

עבור זריעת דרכי הנשימה, הריאות מנופחות עם השעיית תא המכילה תאי גזע מזנכימליים שמקורם במח העצם. כדי להחזיר את alveoli, אשר אחראים על חילופי חמצן ופחמן דו חמצני גז המתרחש בריאות. לאחר מכן הריאות דוגרות במהלך הלילה כדי לאפשר לתאים להתחבר למטריצה המרוקנת. לאחר דגירה בן לילה, אוורור הוא reinitiated, ואת התאים מותר לגדול מטריצת האיברים במשך כמה ימים. לאחר מכן, זריעת כלי דם הושלמה על ידי הקדמה הדרגתית של תאי אנדותל באמצעות המשאבה הפריסטלטית כדי ליזום את recellularization של כלי קטן ולאחר מכן תרבית סטטית במשך כמה שעות כדי להקל על התפתחות של איבר מדויק הסלולר. מדיום תרבות מופץ שוב, והתאים מתורבתים במשך שבוע כדי לקדם צמיחה וחיבור בתנאים דינמיים. לאחר צמיחת הרקמה הושלמה, היסתולוגיה מבוצעת כדי לאשר את החיבור והצמיחה של תאי גזע mesenchymal ותאי אנדותל על vasculature ואת דרכי הנשימה של האיבר. ההסתדרות מראה את החיבור של תאי גזע מזנכימליים ותאי אנדותל אל alveoli בתוך פיגום מטריצה, וכלי כלי דם קטנים, יצירת המראה של רקמת ריאה מקומית.

עכשיו שלמדתם על תרבות איברים שלמה, בואו נסתכל על כמה יישומים מעשיים של טכנולוגיה זו מחוץ למוקד העיקרי של רפואה רגנרטיבית והחלפת איברים. תרבות איברים שלמה יכולה לשמש גם כדרך לבדוק סוכני תרופות או מכשירי משלוח סמים. לדוגמה, במחקר זה, בלוטת התריס של העכבר העוברי היו explanted, תרבית, ומנוצל כמודל איברים כדי לראות כיצד סוכני תרופות ניסיוניים מועברים דרך האיבר והרקמה. סימולציה זו עשויה בסופו של דבר להוביל לייצוג מציאותי יותר של איך תרופה, מועבר בתוך איבר ב vivo. לבסוף, תרבית רקמת איברים שלמה יכולה לשמש כדי ללמוד, את ההתנהגות של רקמות בתנאים שונים. לדוגמה, דיסקים בין חולייתיים נקצרו מזנבות בקר כדי לחקור את המנגנונים האפשריים, של ניוון דיסק. ביו-רקטרים שתוכננו במיוחד שימשו כדי לגרום לטעינה מכנית על הדיסק כדי להבין טוב יותר כיצד עומסים אלה משפיעים על ניוון.

הרגע צפית בסרטון של ג'וב על תרבות רקמת האיברים. עכשיו אתה צריך להבין איך איברים שלמים, יכול להיות בתרבית במבחנה, וכיצד טכניקה זו מיושמת בתחום הביו-הנדסה. תודה שצפיתם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

לא הוכרזו ניגודי אינטרסים.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

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

Waiting X
Simple Hit Counter