MİYOJEN Engineered Doku oluşturur imalatı

Biology

Your institution must subscribe to JoVE's Biology section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

Burada, kolajen doku, iskelet matür içeren yapıları imalatı göstermektedir. Bu 3-D mühendislik yapıları dokuların değiştirmek veya onarmak için kullanılan olabilir

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Pacak, C. A., Cowan, D. B. Fabrication of Myogenic Engineered Tissue Constructs. J. Vis. Exp. (27), e1137, doi:10.3791/1137 (2009).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Elektronik kalp pili olduğu gerçeğine rağmen yaşam tasarruf tıbbi cihazlar, pediatrik hastalarda uzun süreli performans bir çocuğun, küçük boyutları ve onların kaçınılmaz büyüme dayattığı kısıtlamaları sorunlu nedeniyle olabilir. Sonuç olarak, kalp ritmi bozuklukları olan pediatrik hastalar için özel olarak tasarlanmış yenilikçi tedaviler için gerçek bir ihtiyaç vardır. Önerdiğimiz içeren bir kolajen bazlı matris oluşan iletken bir biyolojik alternatif hücreler daha iyi, daha büyümeye uyum tekrarlayan ameliyatlar için ihtiyacını azaltır ve büyük ölçüde bu hastalar için yaşam kalitesini artırmak autologously-türetilmiştir. Bu çalışmada, biz moda hidrojel bir matriks içinde kalbin üst ve alt odacıkları arasındaki bir elektrik iletkeni olarak hizmet verecek bir cerrahi implant doku birincil iskelet myoblast hücre kültürleri birleştiren bir yapı için bir prosedür açıklanmaktadır. Sonuçta, biz, tam kalp bloğu olan çocuklar atriyoventriküler elektrik iletim geri yüklemek için bu tür mühendislik doku kullanarak tahmin ediyoruz. Bunun görünümünde matür, yenidoğan Lewis sıçan ve plaka kurulan protokolleri değiştirilmiş bir sürümünü kullanarak laminin kaplı doku kültürü yemekleri üzerine iskelet kasları izole

Protocol

Bölüm 1: döküm kalıpları inşa birleştirin.

  1. Yarıya silikon tüp (VWR) ve 3 cm uzunluğunda parçalar halinde kesmek için jilet kullanın.
  2. Hortumun her iki ucundaki iç implant dereceli RTV silikon yapıştırıcı (Rhodia) bir damla yerleştirin.
  3. Silikon yapıştırıcı açılan küçük bir parça polyester örgü (1 cm x 1 cm) (McMaster-Carr) hızlı bir şekilde yerleştirin ve hortumun ucu ile aynı hizaya getirin. Bu yapı eki için biraz yükseltilmiş ve düz bir yüzey sağlayacaktır. Diğer ucu için tekrarlayın.
  4. Kalıp, 3 gün boyunca oda sıcaklığında kurumaya bırakın. Bu aslında tek olarak, bir defada 20 ila 30 kalıp yapmak için yararlı olur.
  5. Yapıştırıcı tamamen kuruduktan sonra ihtiyaç duydukları kadar,% 70 etanol ile dolu bir beher bu kalıpları saklamak. Bu adım kalıpları sterilize yardımcı olacak ve bitmiş ürün Şekil 1'de gösterilmiştir.

Bölüm 2: myoblast hücre izolasyonu için Hazırlık

  1. 250 1 mg Laminin (Sigma) sulandırınız ml 0.22 mikron filtre ile sterilize edilmiş fosfat tamponlu salin (PBS) ve% 1 penisilin / Streptomisin (Invitrogen) ve% 1 Fungizone (Invitrogen) içeren.
  2. Coat 150 mm 4 seyreltilmiş Laminin çözüm adımı 1.1 mL ve birincil iskelet matür kaplama önce en az 4 saat süreyle 37 º C'de inkübe doku kültürü levhalar (BD Falcon).
  3. (% 20 FBS (Atlanta Biyolojik), 5 ng / L temel Fibroblast Büyüme Faktörü (Promega), 1% Penisilin / Streptomisin (Invitrogen), ve% 1 Fungizone Ham F-10 Besin Karışım (Sigma) karıştırma myoblast orta olun Invitrogen).
  4. 1 g, 100 mL 2.4 U / ml Dispase-2 (Roche) ~ 295 U / mg kollajenaz 2 (Worthington) eriterek iskelet kas sindirim çözüm hazırlayın. 0.037 g CaCl 2 ekleyin ve iyice karıştırın. -20 ° C'de 10 ml şırınga ve mağaza alikotları takılan bir 0,2 mikron filtre disk kullanarak sindirim tampon sterilize filtreleme 37 ° C myoblast medya ile birlikte doku sindirim için gerekli olan miktar koyun.

Bölüm 3: iskelet kas Myoblast izolasyonu

  1. Forseps ve küçük bir makas kullanarak, omurilik boyunca arka dilimleme cilt ve fasya tabakaları geri soyma ve sonra kasların eksize ölü yenidoğan Lewis sıçan paraspinal kaslar çıkarın.
  2. Bir doku kültürü kaputu, buz üzerinde 1X Hanks Dengeli Tuz Çözeltisi 40 ml (HBSS) (Invitrogen) ile dolu bir 50 ml konik tüp (BD Falcon) eksize kasları yerleştirin. Kas şeritleri tüp altına yerleşmek ve dikkatli bir kültür kapağı (Baker), steril bir Pasteur pipet yardımıyla vakum emme sıvı ve kan kalıntılarının en çıkarmak için izin verin.
  3. Hasat kas adet 150 mm kültür çanak üzerine dökün ve mümkün olduğunca emme ile kalan sıvı kadar kaldırın. 2 tek kenarlı Jilet kullanmak kalın bir macun doku kıyma. Hamurun üzerine dökün ve önceden ısıtılmış sindirim çözüm karışımı 10 ml pipet kullanarak yeni bir 50 ml tüp transferi. Enzimatik sindirim sırasında, doku bazen telsiz Pipet-Aid (Drummond) takılan 10 ml pipetle (köpüren olmadan) triturated konumundadır. Yine, aşırı sıvı doku yerleşmek ve kaldırmak için izin verir.
  4. Sallanan bir platform üzerinde tüp yerleştirin ve yaklaşık 30 dakika süreyle 37 º C'de sindirimi.
  5. Kas sıvılaştırılmış sonra, 600 xg (Beckman GP) 10 dakika boyunca oda sıcaklığında 70 mikron hücre süzgecinden (BD Falcon) ve santrifüj yoluyla çözüm geçmek. Pasteur, pipet ve emme ile sıvı kadar mümkün olduğunca kaldırın ve tekrar süspansiyon, 10 ml sıcak myoblast orta pelet.
  6. Ön plakası 15 dakika boyunca bir kaplanmamış 150 mm doku kültürü plaka hücreleri fibroblastlar kaldırmanıza yardımcı olmak için.
  7. Henüz laminin kaplı Kültür varlıkları bağlı ve her 1 ila 2 sıçan yavrular için bir tabak olacak şekilde seyreltik hücreleri aktarın. 37 ° C ile% 5 CO 2 nemlendirilmiş bir inkübatör seti plaka koyun.

Bölüm 4: Döküm mühendislik doku yapıları (5 ml)

  1. 1 ila 2 gün sonra, 10 inkübatör 150 mm myoblast doku kültürü tabak kaldırmak için, 37 ° C 1X PBS ile iki kez yıkayın ve sıcak,% 0.05 tripsin-EDTA 4 mL her plaka ekleyin. 5 dakika süreyle inkübatör plakaları geri dön.
  2. Kültür kaputun içindeki plakalar müstakil matür Hasat ve 50 ml tüp içinde sıvı (BD Falcon) toplayabilir. 10 ml myoblast orta plakaların yıkayın ve santrifüj tüpüne hücreleri birleştirmek için kullanın. Pelet 600 xg (Beckman GP) 10 dakika oda sıcaklığında hücreleri ve adım 3.5 'te açıklandığı gibi aşırı sıvı kaldırmak.
  3. Buz üzerinde myoblast orta ve yerin 1.6 mL myoblast hücreleri tekrar
  4. Forseps kullanarak dikkatli bir şekilde adım 1,5 'dan 4 yapı kalıpları kaldırmak ve onları 1X PBS ile iki kez yıkayın. 6-iyi bir doku cu her kalıp yerleştirmeden önce Pasteur pipeti ile PBS tüm izlerini kapalı vakum emmelture plaka (BD Falcon).
  5. Buz üzerinde yapı hazırlanması için gerekli diğer reaktifler (10X Ham F10, antibiyotikler, tip 1 kollajen [3,9 mg / ml] [6] ve Matrigel ™) toplayın ve 37 º C'de myoblast medya tutmak 500 mcL 10X Ham F10, 100 mcL Penisilin / Streptomisin, 100 mcL Fungizone, 1.6 ml kollajen, ve 15 ml konik tüp içinde 750 mcL Matrigel ™ birleştirdik. 10 sn buz üzerinde 10 Mini-Vortexer (VWR) ve yeri için çözüm karıştırın.
  6. Sonra, adım 3.5 80 NaHCO 3 mcL ve 3.3 adım myoblast süspansiyon karışıma ekleyin. 10 sn vorteksleyin tüm karışım ve baloncuklar çözüm temizlemek için birkaç dakika süreyle buz kovası tüp.
  7. 10 ml pipet kullanarak katılaşmaya başlamadan önce kalıplar içine karışımı dikkatlice döküm. Her kalıp viskoz sıvı yaklaşık 1 ml yapacak. Bu işlem sırasında hava kabarcıkları tanıtan önlemek için deneyin.
  8. Inkübatör dökme yapıları içeren plaka dikkatlice aktarın. ~ 30 dakika sonra, inkübatör katılaşmış yapıları kaldırmak ve doku inşa kapsayacak şekilde dikkatle, her bir kuyunun myoblast orta eklemek. Inkübatör (Şekil 2) plaka dönün.

Bölüm 5: Temsilci sonuçları

Bu protokol düzgün çalıştırıldığında, myoblast içeren doku inşa in vivo implantasyon için hazırdır (küf kaldırılır gibi) ya da 2 gün sonra in vitro analizler Daha fazla bilgi için .

Şekil 1. tamamlanan yapı kalıp örnekleri (Adım 1.5 'e bakınız).

Şekil 2 katılaşmış myoblast içeren doku [1] inşa.

Şekil 3: H & E myoblast içeren doku lekeli bölümleri oluşturun . "A" uzunlamasına bir bölümü gösteriyor ve "B" bir kesit göstermektedir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Olacağı doku inşa döküm kalıpları, herhangi bir şekil ve boyut olarak yapılabilir, ancak, ek, en az iki puan olması gerekir. Aksi takdirde, matriks ve hücrelerin küresel bir yapı oluştururlar ve hücreleri ölür. Bu protokolde, polyester mesh kullanımı bu amaç için bir tarif, ama biz de başarıyla kullanılan paslanmaz çelik hasır. Açıkçası, büyük kalıplar daha fazla hücre ve diğer malzemelerle daha büyük bir hacim gerektirir. Kalıpları yaparken, kullanılan silikon yapıştırıcı miktarını en aza indirmek ve boru çok uçlarında yer alan olduğundan emin olmak için önemlidir. Bunun nedeni, yapıştırıcı yakın matür kür birkaç gün sonra bile, uygulanabilir değil eğilimindedir. Buna ek olarak, doku yapıları kirlenmesine neden olan fibroblastlar hızla çoğalmaya ve kültür miyojenik bileşenleri sonunda boğamayacaktır hazırlamadan önce, sadece bir veya iki gün için plaka matür ihtiyatlı. Benzer şekilde, hücreleri birbiri ile temas halinde sigorta ve myotubes içine ayırt başlayacak çünkü matür yoğun kaplanabilir olmamalıdır. Doku yapıları imalat ile ilgili olarak, tip 1 kollajen piyasada mevcut kaynakları vardır, ancak, her katılaşma hızı ve nihai ürün tutarlılık farklılıklar göstermektedir. Ayrıca, bu sürecin jelleşme sürecine engeller olarak kollajen hazırlık UV ışığı ile ışınlanmış olmadığını esastır. Bizim ellerde, yapıları katılaşma sırasında açık pembe, koyu pembe rengini değiştirebilirsiniz. Son olarak, kollajen hazırlık asit solublized (pepsin sindirilir), adım 3.5 ihtiyaçlarını karışımın pH hücreleri birleştiren önce NaHCO 3 ekleyerek artırılabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Boston Çocuk Hastanesi'nden Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından belirlenen kurallara ve yönetmeliklere uygun olarak hayvanlar üzerinde deneyler yapıldı.

Acknowledgements

Yeni Teşvik Ödülü, Thrasher Araştırma Fonu ve Boston Çocuk Hastanesi'nden Kalp İletim Fonu katkı; Bu çalışma Ulusal Sağlık Enstitüsü'nün araştırma hibeleri (HL088206 HL068915) tarafından desteklenmektedir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Silicone tubing VWR international 60985-724
Silicone adhesive Rhodia Silicones MED ADH 4300 RTV
Polyester Mesh McMaster-Carr 93185T17
Laminin Sigma-Aldrich L2020
Nutrient Mixture F-10 HAM Sigma-Aldrich N6908
Fetal Bovine Serum Atlanta Biologicals S11550
Penicillin/Streptomycin Invitrogen 15140
Fungizone Invitrogen 15290-018
Dispase-2 Roche Group 10295825001
Collagenase 2 Worthington Biochemical 46H8863
Basic Fibroblast Growth Factor Promega Corp. G5071
150 mm tissue culture dishes BD Biosciences 353025
0.05% (1X) Trypsin-EDTA GIBCO, by Life Technologies 25300
1X Hanks Balanced Salt Solution Invitrogen 14170-112
7.5% NaHCO3 GIBCO, by Life Technologies 25080-094
70 μm cell strainer BD Biosciences 352350
6-well plates BD Biosciences 353046
50 mL Conical Vial BD Biosciences 352098
15 mL Conical Vial BD Biosciences 352099
0.2 μm filter Nalge Nunc international 194-2520

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Choi, Y. H. Cardiac conduction through engineered tissue. Am J Pathol. 169, (1), 72-85 (2006).
  2. Rando, T. A., Blau, H. M. Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy. J Cell Biol. 125, (6), 1275-1287 (1994).
  3. Blau, H. M., Webster, C. Isolation and characterization of human muscle cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 78, (9), 5623-5627 (1981).
  4. Powell, C. Tissue-engineered human bioartificial muscles expressing a foreign recombinant protein for gene therapy. Hum Gene Ther. 10, (4), 565-577 (1999).
  5. Vandenburgh, H. Tissue-engineered skeletal muscle organoids for reversible gene therapy. Hum Gene Ther. 7, (17), 2195-2200 (1996).
  6. Gallop, P. M., Seifter, S. Preparation and Properties of Soluble Collagens. Methods in Enzymology. 6, 635-641 (1963).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics