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Method Article
L’administration de cellules guidée par ultrasons autour du site de l’infarctus du myocarde chez la souris est un moyen sûr, efficace et pratique de transplantation cellulaire.
L’objectif principal de la thérapie cellulaire après un infarctus du myocarde (IM) est d’améliorer efficacement le taux de greffe cellulaire, et les cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme (hiPSC-CM) sont une source cellulaire prometteuse pour la réparation cardiaque après une lésion ischémique. Cependant, un faible taux de greffe est un obstacle important à une régénération efficace du tissu cardiaque après la transplantation. Ce protocole montre que les injections percutanées multiples guidées par ultrasons hiPSC-CM dans une zone d’IM augmentent efficacement les taux de transplantation cellulaire. L’étude décrit également l’ensemble du processus de culture hiPSC-CM, le prétraitement et les méthodes d’administration percutanée guidées par ultrasons. En outre, l’utilisation de l’ADN mitochondrial humain aide à détecter l’absence de hiPSC-CMs dans d’autres organes de souris. Enfin, cet article décrit les changements dans la fonction cardiaque, l’angiogenèse, la taille des cellules et l’apoptose dans la zone frontalière infarctus chez la souris 4 semaines après l’accouchement cellulaire. On peut conclure que l’injection percutanée guidée par échocardiographie du myocarde ventriculaire gauche est une thérapie cellulaire réalisable, relativement invasive, satisfaisante, reproductible et efficace.
Lorsque l’IM aigu se produit, les cellules myocardiques de la région infarctue meurent rapidement en raison de l’ischémie et de l’hypoxie. Plusieurs facteurs inflammatoires sont libérés après la mort et la rupture des cellules, tandis que les cellules inflammatoires infiltrent le site infarctus pour provoquer une inflammation1. De manière significative, les fibroblastes et le collagène, tous deux sans contractilité et conductivité électrique, remplacent les cellules myocardiques dans le site infarctus pour former du tissu cicatriciel. En raison de la capacité de régénération limitée des cardiomyocytes chez les mammifères adultes, les tissus viables formés après une grande zone d’infarctus ne sont généralement pas suffisants pour maintenir un débit cardiaque suffisant2. L’IM provoque une insuffisance cardiaque et, dans les cas graves d’insuffisance cardiaque, les patients ne peuvent compter que sur des transplantations cardiaques ou des dispositifs d’assistance ventriculaire pour maintenir des fonctions cardiaques normales 3,4.
Après l’IM, la stratégie de traitement idéale consiste à remplacer les cardiomyocytes morts par des cardiomyocytes nouvellement formés, formant un couplage électromécanique avec des tissus sains. Cependant, les options de traitement ont généralement adopté la récupération du myocarde plutôt que le remplacement. Actuellement, les thérapies à base de cellules souches et de cellules progénitrices sont parmi les stratégies les plus prometteuses pour promouvoir la réparation myocardique après l’IM5. Cependant, la transplantation de ces cellules présente plusieurs problèmes, principalement l’incapacité des cellules souches adultes à se différencier en cardiomyocytes et leur courte durée de vie6.
Les questions éthiques liées à l’utilisation de cellules souches embryonnaires (SE) peuvent être contournées par les CSPi, qui sont une source prometteuse de cellules. De plus, les CSPi possèdent de fortes capacités d’auto-renouvellement et peuvent se différencier en cardiomyocytes7. Des études ont montré que les CM-HiPSC transplantés dans le site MI peuvent survivre et former des jonctions lacunaires avec les cellules hôtes 8,9. Cependant, comme ces cellules transplantées sont situées dans le microenvironnement de l’ischémie et de l’inflammation, leur taux de survie est extrêmement faible10,11.
Plusieurs méthodes ont été mises au point pour améliorer le taux de survie des cellules transplantées, telles que le prétraitement par hypoxie et choc thermique des cellules transplantées12,13, la modification génétique 14,15 et la transplantation simultanée de cellules et de capillaires 16. Malheureusement, la plupart des méthodes sont limitées par la complexité et le coût élevé. Par conséquent, la présente étude propose une méthode d’administration reproductible, pratique, relativement invasive et efficace de hiPSC-CM.
L’injection intramyocardique guidée par ultrasons peut être réalisée uniquement avec un petit appareil à ultrasons vétérinaire haute résolution et un micro-injecteur, quel que soit le site. Sous guidage échographique, l’administration directe de cellules sous le processus xiphoïde du péricarde dans le myocarde chez la souris est un protocole sûr qui évite les dommages au foie et aux poumons. Cette méthode peut être combinée simultanément avec d’autres technologies pour améliorer considérablement le taux de survie des cellules transplantées.
Toutes les expériences sur les animaux de cette étude ont été examinées et approuvées par le comité d’éthique du deuxième hôpital Xiangya de l’Université Central South. Voir le tableau des matériaux pour plus de détails concernant tous les matériaux et équipements utilisés dans ce protocole. Les délais pour l’injection cellulaire, l’imagerie et l’euthanasie sont les suivants : t0- induire un infarctus, t1 semaine - cellules d’image et d’implant, t2 semaines - cellules d’image et d’implant, t4 semaines - imagerie finale, euthanasie et prélèvement de tissus.
1. Culture de CSPhi, différenciation des cardiomyocytes et purification cellulaire
2. Préparation des CSPhi-CM et établissement d’un modèle d’infarctus aigu du myocarde chez la souris
3. injection hiPSC-CM sous guidage échographique
4. Évaluation de la fonction cardiaque, du marquage par fluorescence, du nombre de cellules transplantées, de la zone infarctus du myocarde et de la détection des mitochondries humaines chez la souris 30 jours après la ligature de la branche descendante antérieure gauche
L’échocardiographie pour l’évaluation de la fonction ventriculaire gauche des souris de chaque groupe a révélé que les lésions de l’IM étaient effectivement inversées dans le groupe DM (Figure 2A). Par rapport au groupe IM, le groupe SD a montré une augmentation de la fraction d’éjection (FE) (de 30 % à 35 %; Figure 2B) et le raccourcissement des fractions (FS) (de 18 % à 22 %; Figure 2C) après MI. Cependant, il...
Les étapes critiques de cette étude comprennent la culture hiPSC, la différenciation des cardiomyocytes , la purification de l’hiPSC-CM et la transplantation d’hiPSC-CM dans le site d’infarctus du myocarde de la souris. La clé est d’utiliser l’échographie cardiaque pour guider le traitement par voie transcutanée vers le site de l’infarctus au bord de l’infarctus où des HIPSC-CM ont été injectés dans la région.
Avec la prolongation du temps de culture, le phénotype hiP...
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Ce travail a été soutenu par le Plan de recherche majeur de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n ° 91539111à JY), le projet clé de la science et de la technologie de la province du Hunan (n ° 2020SK53420 à JY) et le programme d’innovation scientifique et technologique de la province du Hunan (2021RC2106 à CF).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Antibody | |||
Cardiac troponin T | Abcam | ab8295 | |
Donkey Anti-Mouse IgG H&L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150105 | |
Donkey Anti-Mouse IgG H&L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150110 | |
Donkey Anti-Rabbit IgG H&L (Alexa Fluor 488) | Abcam | ab150073 | |
Donkey Anti-Rabbit IgG H&L (Alexa Fluor 555) | Abcam | ab150062 | |
Human cardiac troponin T | Abcam | ab91605 | |
Isolectin B4 | Vector | FL-1201 | |
Sarcomeric alpha actinin | Abcam | ab9465 | |
Wheat germ agglutinin | Thermo Fisher Scientific | W11261 | |
Reagent | |||
Accutase | Thermo Fisher Scientific | 00-4555-56 | |
B27 Supplement(minus insulin) | Thermo Fisher Scientific | A1895601 | |
B27 Supplement(serum free) | Thermo Fisher Scientific | 17–504-044 | |
Bouin's solution | Thermo Fisher Scientific | SDHT10132 | |
CHIR99021 | Selleck | CT99021 | |
cyclosporin A | Medchemexpress | HY-B0579 | |
DIRECT RED | Sigma-Aldrich | 365548-25G | |
DMEM/F12 | Thermo Fisher Scientific | 11320033 | |
DNeasy Blood & Tissue Kit | Qiagen | 69504 | |
FAST GREEN FCF | Sigma-Aldrich | F7252-5G | |
Glucose-free RPMI 1640 | Thermo Fisher Scientific | 11879020 | |
IWR1 | Selleck | S7086 | |
lactic acid | Sigma-Aldrich | L6661 | |
Matrigel | BD Biosciences | BD356234 | |
mTeSR1 | Stem Cell Technologies | 72562 | |
O.C.T. Compound | SAKURA | 4583 | |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 158127 | |
PowerUP SYBR Green MasterMix kit | Thermo Fisher Scientific | A25742 | |
RPMI1640 | Thermo Fisher Scientific | 11875119 | |
STEMdif Cardiomyocyte Freezing Medium/STEMdiff | Stem Cell Technologies | 5030 | |
STEMdiff Cardiomyocyte Support Medium | Stem Cell Technologies | 5027 | |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
ultrasound coupling agent | CARENT | 22396269389 | |
Y-27632 | Selleck | S6390 | |
Equipment and Supplies | |||
Applied Biosystems | Thermo Fisher Scientific | 7500 Real-Time PCR | |
cryostat | Leica | CM1950 | |
fluoresence microscope | Olympus | IX83 | |
fine anatomical scissors | Fine Science Tools | 15000-08 | |
fine dissecting forceps | Fine Science Tools | 11255-20 | |
Micro syringe | Hamilton | 7633 | |
Small animal anesthesia machine | MATRX | VMR | |
Ultra-high resolution small animal ultrasound imaging system | VisualSonics | Vevo 2100 | |
Software | |||
Statistical Product and Service Solutions | IBM | 21 | |
Image J | NIH | 1.48 | |
Human mitochondrial DNA primers | |||
the forward primer sequence | CCGCTACCATAATCATCGCTAT | ||
the reverse primer sequence | TGCTAATACAATGCCAGTCAGG |
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