Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

במחקרים אלה, אנו מספקים מתודולוגיה חדשנית, בילוד, פיגומי לב בעכברים לשימוש במחקרים רגנרטיבית.

Abstract

The only definitive therapy for end stage heart failure is orthotopic heart transplantation. Each year, it is estimated that more than 100,000 donor hearts are needed for cardiac transplantation procedures in the United States1-2. Due to the limited numbers of donors, only approximately 2,400 transplants are performed each year in the U.S.2. Numerous approaches, from cell therapy studies to implantation of mechanical assist devices, have been undertaken, either alone or in combination, in an attempt to coax the heart to repair itself or to rest the failing heart3. In spite of these efforts, ventricular assist devices are still largely used for the purpose of bridging to transplantation and the utility of cell therapies, while they hold some curative promise, is still limited to clinical trials. Additionally, direct xenotransplantation has been attempted but success has been limited due to immune rejection. Clearly, another strategy is required to produce additional organs for transplantation and, ideally, these organs would be autologous so as to avoid the complications associated with rejection and lifetime immunosuppression. Decellularization is a process of removing resident cells from tissues to expose the native extracellular matrix (ECM) or scaffold. Perfusion decellularization offers complete preservation of the three dimensional structure of the tissue, while leaving the bulk of the mechanical properties of the tissue intact4. These scaffolds can be utilized for repopulation with healthy cells to generate research models and, possibly, much needed organs for transplantation. We have exposed the scaffolds from neonatal mice (P3), known to retain remarkable cardiac regenerative capabilities,5-8 to detergent mediated decellularization and we repopulated these scaffolds with murine cardiac cells. These studies support the feasibility of engineering a neonatal heart construct. They further allow for the investigation as to whether the ECM of early postnatal hearts may harbor cues that will result in improved recellularization strategies.

Introduction

אי ספיקת לב היא נפוצה וקטלנית. זוהי מחלה פרוגרסיבית כי תוצאות התכווצות ירד של הלב, אשר משבש את זרימת דם לאיברים ועוזב את הדרישות המטבוליות של הגוף מסופק. ההערכה היא כי 5.7 מיליון אמריקנים סובלים מאי ספיקת לב וזה הגורם העיקרי של אשפוז בארצות הברית 9. העלות הקולקטיבית של טיפול בחולים באי ספיקת לב בארצות הברית עולה על 300 $ מיליארדים דולרים בשנת 9-10. הטיפול סופי רק עבור אי ספיקת לב סופנית הוא השתלת לב orthotopic. בכל שנה, ההערכה היא כי יותר מ -100,000 לבבות תורמים נדרשים נהלים השתלה לב בארצות הברית 1-2. לאור המספרים של תורמים המוגבלים, רק כ -2,400 השתלות מבוצעות מדי שנה בארה"ב 2. ברור, מחסור האיבר הזה צריך להיות מטופל כמו אסטרטגיות אחרות נדרשות לייצר איברים נוספים transplantation, באופן אידיאלי, איברים אלה יהיו עצמיים כדי למנוע סיבוכים הקשורים דחיית דיכוי חיסוני בחיים.

Cardiomyocytes המבוגר יונק להפגין יכולת התחדשות מוגבלת על פגיעה, אך הראיות אחרונות עולה כי לבבות בילוד יונקים לשמור על יכולת התחדשות מדהימה בעקבות פציעת 5-8. באופן ספציפי, לאחר כריתה כירורגית חלקית, חלון משוב התגלה בין יום לידה ואחרי הלידה 7. זה תקופת משובי מאופיין בחוסר צלקת פיברוטית, היווצרות נאווסקולריזציה, שחרור גורמי angiogenic מן epicardium, ו cardiomyocyte התפשטות 5-8 , 11. חלון משוב זה זמן מספק את הפוטנציאל לשימוש בלב בילוד כמקור רומן של חומר לפיתוח לב bioartificial.

מטריקס ידוע לספק רמזים חשובים לקדם cardiomyocytהתפשטות וצמיחה דואר. הבדלים ברורים בזמינויות מולקולות מטריצות הילודים מבוגרים 12 ויכולנו לקדם התחדשות נחקרו 13. מטריצות מבוגרות decellularized שמשו מספר מחקרים לספק פיגום ECM עבור ואכלוס הסלולר והדור של לב bioartificial. בעוד שמחקרים אלה, ותגליות חדשות בטכנולוגיות תאי גזע, מתקדמים במהירות, מספר משוכות טרם נפגשו. לדוגמא, מגבלות בשימור מבנה יליד המטריצה, אינטגרציה הסלולר בקיר מטריקס, ואת היכולת לתמוך התפשטות וצמיחה כל להגביל את ההצלחה של גישה זו. בעוד תכונות התחדשות מעולות כבר ייחסו ללב בילוד, על ההיבטים המעשיים של שימוש ברקמות כגון מוגבל החיפושים שלה.

בהתבסס על יכולת ההתחדשות הפגינה הלב בילוד, פתחנו מטריצות רומן על ידי פיתוחטכניקה של decellularization ללב עכבר P3. לב P3 נבחר ללימודים אלה כפי שהוא בתוך החלון של התחדשות לב כמו בעבר נקבע 6 אבל הלב הוא גדול מספיק כדי קציר, decellularize ו recellularize. מטרת המחקר הנוכחי היא להוכיח את ההיתכנות של יצירת מטריצת מלב עכבר בילוד. המחקרים שלנו לספק ראיות על היתכנותו של decellularizing דקה, לב בילוד תוך שמירה על שלמות מבני חלבוניים של ECM. כמו כן, אנו מדגימים את היכולת recellularize ECM לב זה עם cardiomyocytes mCherry לבטא ואנחנו בחנו cardiomyocytes אלה עבור ביטוי של סמנים לבביים שונים הבאים recellularization. טכנולוגיה זו תאפשר בדיקה של עליונות של מטריצה ​​בילוד לפיתוח לב bioartificial.

Protocol

כל הניסויים העכבר בוצעו בהתאם לחוק צער בעלי-חיים בארה"ב אושרו על ידי ועדת טיפול בבעלי חיים מוסדיים השתמש באוניברסיטת מינסוטה.

1. שיטת בידוד לב עכבר

  1. להרדים עכבר בילוד ידי עריפת ראש עם להב ליחד.
  2. ספוגית החזה עם 70% אתנול.
  3. לנתח העור מהחזה על ידי חיתוך זה מקיר החזה במספריים רגילים תוך משייכת העור רוחבית עם זוג # 5 מלקחיים.
  4. לחורר את הבטן רק נחה עצם החזה עם המספריים על ידי חיתוך דרך דופן הבטן. לתפוס את תהליך xiphoid עם מלקחיים # 5, לחזור בו עצם החזה rostrally מהגוף תוך צמצום אף כי צלעות משני צדי החזה עם מספריים. כלוב הצלעות משתקף superiorly עם המלקחיים כדי לחשוף את הלב.
  5. בבוטות לנתח את שתי אונות הראשיות של התימוס ידי משייכת רוחבית עם # 5 מלקחיים, חשיפההקשת של אבי העורקים, כמו גם הוורידים caval ו ריאתי.
  6. Transect העורקים הגדולים מן קשת אבי העורקים, ואת אבי העורקים עצמה, עם מספריים באביב 10 ס"מ. שמור האאורטה בין הבסיס של הלב העורק brachiocephalic. אחוז הקצוות של כלי נקטע עם # 5 מלקחיים כדי לשקף את הלב קדימה, הפרידה בינו לבין קנה הנשימה והוושט.
  7. Transect בכלי הדם הריאתי וורידים מרכזיים אחרים, על ידי חיתוך בין הריאות והלב משני צידי הלב עם מספריים באביב 10 ס"מ. הוורידים פתוחים לספק ניקוז.
  8. הסר את הלב מן mediastinum עם # 5 מלקחיים, לתפוס את הקצוות הכרותים של הכלי המרכזי. מניחים את הלב בצלחת תרבות 60 מ"מ המכיל בופר פוספט סטרילית (PBS) עבור צנתור.

2. שיטה Decellularization ידי Langendorff זלוף

  1. הכן את הרכבת קטטר מראש. צייר סעיף 4 ס"משל PE 50 צינורות בלהבת אלכוהול קטנה כדי ליצור צנתר קטן, רזה. חתוך את הקצוות עם סכין כדי לענות על המידות (מקורב. 300 מיקרומטר OD קוטר חיצוני עם מקורבות של OD כ. 500 מיקרומטר) שמוצגות באיור 1. זה יספק שני צנתרים סימטריים מכל צד של המשיכה.
  2. כוון את הקצוות של הצינור לתוך הלהבה בקצרה, כדי להמס מקורב על הפתיחה בסוף הדק.
  3. מלאו את המזרק 12 מ"ל עם PBS ולהרכיב את הקטטר על ידי הצבת שסתום 3 כיווני על המזרק. הוספת 22 G x 1 מחט הברזלים ולהוביל את המחט דרך מחץ. החלק את הקטטר צינורות PE נמשך על המחט (איור. 1).
  4. להשקות את החלקים שהותקנו עם PBS, והבטיח כי כל בועות האוויר הוסרו.
  5. הכנס את קטטר, הכינו כפי שתואר לעיל, לתוך אבי העורקים של הלב מבודד, לא הארכת בעבר שסתום אבי העורקים ולקשור עם עניבה אחת 7-0 תפר. לנוח המקורב של tהוא קטטר proximally נגד עניבה, מה שהופך חותם חזק ומניעת בלב מלבוא את הקטטר.
  6. שים לב הצנתור בהגדלה, בעוד בעדינות מרוססת בלב באמצעות המזרק המכיל PBS. ודא שאין נזילות במערכת ואת רקמת מחוויר הומוגנית כמו מוסר דם סמוי.
  7. מניח את מחץ לתוך הצוואר של מתאם הכניסה ולאטום אותו על ידי קיפול הצדדים על פני הזכוכית.
  8. חברו את המיכל מלא 60 מ"ל של סולפט dodecyl נתרן 1% (SDS) במים מזוקקים (DH 2 O) באמצעות קו של אורך מספיק כדי לייצר טור שיוצר 20 מ"מ כספית בלחץ כפי שמוצג באיור. 1. חשב את הלחץ מן גובה העמודה נוזלי מבוסס על מערכת יחסים של 1 מ"מ כספית שווה 1.3595 ס"מ H 2 O.
    זהירות: SDS היא אבקה צמרית מאוד עם תכונות מגרה. לתקשר יש להימנע. טפול האבקה באמצעות ביגוד מגן מתאים.
  9. Perfuse הלב עם 1 SDS% במשך 14 שעות. הלב יהיה שקוף במראה ללא רקמה נותרת נצפית.
  10. לרוקן את המערכת עד ברזלים של הפתרון SDS הנותרים ולהחליפו 10 מ"ל DH 2 O. Perfuse הלב עם 10 מ"ל 1% Triton X-100 (מדולל במים מזוקקים), ואחריו 10 מ"ל DH 2 O, ואחריו 60 מ"ל PBS המכיל סטרפטומיצין פניצילין 1x (עט סטרפטוקוקוס).
  11. אחסן את הלב ב- PBS עם 1x עט סטרפטוקוקוס על 4 מעלות צלזיוס. אם יישום פוסט decellularization המיועד דורש זלוף אז את הקטטר באב העורקים צריך להישמר, אחרת לחתוך את הקשר תפר ולהסיר את הקטטר.

קביעת DNA 3.

  1. הכן תקציר של הלב ECM או שליטה decellularized באמצעות 200 מיקרוגרם / מ"ל proteinase K ב 50 מ"מ KCl, 2.5 מ"מ MgCl 2, 0.45% Tween 20 ב 10 מ"מ טריס (pH 8.3).
  2. דגירת הרקמה ב 55 ° C עם תסיסה עד להמסת הרקמה,בדרך כלל 4-5 שעות.
  3. לכמת את התוכן DNA של homogenate עם DNA מחייב assay 4,11.

קיבוע 4. חתך של רקמות

  1. תקן decellularized, recellularized או P3 מלא לבבות paraformaldehyde 4% ב PBS במשך 30 דקות בטמפרטורת חדר.
  2. שטפו את הרקמה PBS 3x.
  3. הנח את הרקמה בתמיסה של סוכרוז 7.5% חיץ פוספט 0.1 M ב 4 ° C. עד שהיא שוקעת.
  4. שינוי הפתרון סוכרוז 15% חיץ פוספט 0.1 M ב 4 ° C, שוב, עד שהיא שוקעת.
  5. מומלץ לחמם את רקמות על 37 מעלות צלזיוס, להחליף מחצית מהמחזור עם פתרון ג'לטין ב סוכרוז 15% & חיץ פוספט 0.1 M לאזן בין לילה. ריכוזים של ג'לטין גדלו בשלבי דרך 1%, 2.5%, 5% ולבסוף 7.5% פעמים.
  6. מניחים את דגימות cryomolds באמצעות ג'לטין 7.5% טרי. כדי לשחזר את הצורה של דגימות decellularized, ג'לטין נוזלי ניתן perfused לתאי כמו tהוא לבבות ומעוצבים. להקפיא ידי הצפת cryomolds על חנקן נוזלי. חנות ב -80 מעלות צלזיוס.
  7. חותכים (10 מיקרומטר עבה) קטעים עם cryostat. תביא את השקופית הקרובה לפני שטח הסעיף ולבחון את הסעיף ומתרחק מן הסכין על פני השטח בשל התשלום בשקופיות המטופלים אלקטרוסטטי. לייבש את השקופיות לילה ולאחסן ב -80 ° C לצורך ניתוח עתידי.
  8. הסר את השקופיות מהמקפיא, לאזן לטמפרטורת החדר ואז ומניחים בצנצנת Coplin המכיל PBS במשך 20 דקות ב 37 מעלות צלזיוס כדי לפזר את הג'לטין.
  9. הכתם בסעיפים לחתוך משלב 4.7 עם Hematoxylin ו Eosin. מקום שקופית בתוך צנצנת Coplin. לחשוף את השקופיות hydrated בשלב 4.8 כדי Hematoxylin במשך 45 שניות, מי ברז עבור 1.5 דקות, חיץ במשך 3 דקות, מי ברז דקות 1, bluing סוכן עבור 1.5 דקות, 80% אתנול דקות 1, אלכוהוליים Eosin Y עבור 8 שניות, 80% אתנול דקות 1, 100% אתנול עבור 1 2x דקות, ניקוי סוכן (תחליף קסילן) עבור 1 3x דקות, coverslip עם שרףהרכבה בינונית מבוסס. בדוק את השקופיות מיקרוסקופיות.
  10. כדי לאשר את השמירה של תגובתיות חלבון ECM של ECM הלב, כתם במשך חלבונים מבניים ECM כגון קולגן IV על ידי הצבת את השקופיות hydrated בתא humidified ולטפל עם 10% בסרום חמור נורמלי (NDS) ב בופר פוספט עם 0.1% Triton -X100 (PBST) במשך שעה 1 בטמפרטורת החדר (RT). השתמש נפח מספיק כדי לכסות את סעיפי רקמות.
  11. החלף את הפתרון עם הנוגדן הראשוני מועדף דילול לקבוע באופן אמפירי ב 5% NDS / PBST. לדוגמא, נוגדן קולגן IV היה מדולל ב 1: 150. דגירת הלילה ב 4 מעלות צלזיוס.
  12. שטפו את השקופיות עם PBST 3x ולהחיל נוגדנים משני הבחירה מצומדות עם פלורסנט לצבוע. לדלל את הנוגדן בסכום לקבוע באופן אמפירי. דגירה במשך שעה 1 ב RT. לשטוף עם PBS 3x.
  13. כתם השקופיות עם צבע DNA מחייב כגון DAPI לאמת בהיעדר גרעיני תאים באמצעות mounti המכיל DAPIng בינוני כאשר הכיסוי מחליק את השקופיות.
  14. בדוק את השקופיות באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי ב 50 עד 400X.

5. P1 ילודים Murine חדרית cardiomyocytes עבור Recellularization

  1. ריסוס כל גור עם 70% אתנול ו לערוף עם להב לייחד.
  2. חזק כל גור בין האגודל והאצבע תוך בית החזה מחולק על קו האמצע עם מספרי סטרילי קטנים כדי לחשוף את חלל בית החזה. החל הלחץ על מנת לאפשר את הלב כדי לבלוט בחופשיות מהחזה בזמן שהוא נחתך חינם של כלי מרכזי הפרוזדורים לעזוב את רקמת חדרית בלבד.
  3. מניחים כל הלב ישירות לתוך צינור 50 מ"ל המכיל 20 מ"ל סידן קר כקרח, תמיסת מלח שנאגרו של האנק חינם ביקרבונט עם 20 מ"מ 4- (2-hydroxyethyl) חומצה -1-piperazineethanesulfonic (CBFHH) עד כל הלבבות נאספים.
  4. לשאוב CBFHH ולהוסיף 10-15 מ"ל של CBFHH טריים (קרים כקרח) אל הצינור. שטפו את הרקמה על ידי מתערבל את הרקמה tהוא הצינור מספר פעמים.
  5. למזוג את הפתרון המכיל את הלבבות לתוך צלחת פטרי פלסטיק 60 מ"מ.
  6. לנתח כל רקמה סמויה פרוזדורים מלבם בהגדלה על קרח ידי זמירה אותו הרחק הלבבות עם מספרי האביב. לרכך את החדרים לחתיכות קטנות בגודל homogenously. הסר את כל רקמה שאינה חדרית מופרדת מהצלחת עם מלקחיים 5 #.
  7. Pipet כמה שיותר הפתרון CBFHH כפי שנדרש להעביר את שברי רקמה לתוך בקבוקון סטרילית קטן המכיל בר ומערבבים מיקרו סטרילי.
  8. לאפשר לרקמות משקעות לתחתית של הבקבוקון ולהסיר פתרון CBFHH.
  9. מאפרים 50 מ"ל של פתרון אנזים 1.75 מ"ג / מ"ל ​​טריפסין, 20 מיקרוגרם / מ"ל ​​DNase השנייה CBFHH. Pipet 5 מ"ל של תמיסת אנזים זה ולהוסיף אותו צינור המכיל רקמות חדרית טחון ומניחים על בוחש מגנטי. מערבבים בקצב קבוע (340 סל"ד) בטמפרטורת החדר למשך 8 דקות.
    הערה: פעולת הערבוב צריכה להיות עדינה ובכל זאת לאפשרהשעייתו של תרחיף.
  10. הסר את הבקבוקון מהצלחת והמערבבים ולאפשר את התערובת הדלילה עד המשקעים במשך 3 דקות. Pipet וזורק supernatant לעכל ראשוני, כפי שהוא בעיקר מכיל תאי דם ופסולת רקמות.
  11. Pipet aliquot 5 מיליליטר השנייה של פתרון האנזים ולהוסיף אותו החדר לעכל. מערבבים במשך 8 דקות ולאפשר לו משקעים במשך 3 דקות אחר. לפני תחילת מעכל, להכין שני צינורות 50 מ"ל (המסומנת 1 ו -2) שכל אחת מהן מכילה 12 מ"ל קר כקרח עוברי בסרום שור (FBS). מניחים מסננת תא 40 מיקרומטר גבי צינור אחד. Pipet supernatant זו דרך המסנן על צינור 1.
  12. חזור על תהליך העיכול פעמים 8 נוספים, לסירוגין המיקום של supernatant לעכל בין שני צינורות המכילים FBS. פיצול supernatant האחרון שווה בשווה בין צינורות 1 ו -2 כדי להבטיח כמויות שווות בצינור אחד.
    הערה: כל צינור איסוף יכיל חברה 32.5 מיליליטר נפח כולל של השעית תא.
  13. בצנטריפוגה צינורות המכיליםing את XG supernatant 150 עבור 6 דקות ב 4 ° C.
  14. בעוד איסוף aliquots העיכול, להכין חמש צלחות תרבות 100 מ"מ רקמת עם 6 מ"ל של התקשורת (מדיה של הנשר שונה של Dulbecco (DMEM) עם 10% FBS, 1x עט סטרפטוקוקוס, 1x L- גלוטמין) לכל צלחת. דגירה aliquots אלה על 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2 למשך 30 דקות כדי לאזן את התקשורת.
  15. לשאוב את התערובת אנזים CBFHH ו resuspend התאים לתוך 30 מ"ל של התקשורת בתרבות מוכן לעיל, שילוב תאים משני צינורות איסוף.
  16. חזור 6 מ"ל של תרחיף תאים לכל אחד צלחות 100 מ"מ ו דגירה במשך 45 דקות ב 37 מעלות צלזיוס.
  17. בסוף הדגירה, העברת תאים שאינם חסידים עד 5 מנות חדשות מחדש דגירה של 45 דק '(השבר פיברובלסטים יהיה החל לדבוק את הכלים ניתן לגדל בנפרד אם רוצה).
  18. בסוף הסיבוב השני של ציפוי מראש, לאסוף את המדיה ותאי לא חסיד מן המנות ספין לתקשורת ב 150XG במשך 6 דקות.
  19. צייר את תקשורת עודפת להביא את התאים לריכוז הרצוי המשוער, (4.0 x 10 5 תאים לכל לבנות ב 100 μl של perfusate). הסרת aliquot לבדיקת ספירה או כדאיות 14.

6. Bioreactor Recellularization של מטריקס הלב P3

  1. Pretreat מטריצת הלב המבודד עם תקשורת והתרבות (ראה שלב 5.15) לילה לפני הוספת התאים.
  2. הרכיבו את האלמנטים של מערכת Langendorff כפי שמוצג באיור. 2. החיטוי חלק זכוכית אתילן אוקסיד לעקר את חלקי הפלסטיק כדי להבטיח סטריליות. יחידות משנה שונות של המערכת ניתן להרכיב במנדף זרימה למינרית לפני רכוב על דוכן תמיכה. באמבט מים במחזור ואת נתיב זרימת מים מחומם הושמט לבהירות.
  3. מלא את המערכת המורכבת עם 120 מיליליטר של תקשורת בתרבות רקמות (ראה שלב 5.15).
  4. מניח את מטריצת לב צינתור משלב 2.14 של מועצה עירונית 60 מ"מימצלחת ture בהגדלה ולהתחבר מזרק 1 מ"ל עם 22 G x 1 מחט עמוסה ההשעיה תא משלב 5.20 על קטטר. ודא כי הקהל הזה הוא ללא בועות אוויר כדי למנוע embolizing בלב.
  5. בעדינות perfuse 100 μl של השעית תא לתוך מטריצת הלב דרך העורקים הכליליים. לכשיושלם, לנתק את שילוב מזרק / מחט.
    הערה: זלוף איטי של כ. 20 μl לדקה נדרש כדי למנוע את התאים מלצאת הוורידים, העוברים בלב.
  6. עם בדל 22g בוטה מאובטח ההולם Luer על החלק התחתון של מכסה צנצנת לב bioreactor, לדחוף את הקטטר אל הבדל.
  7. הפעל את משאבת peristaltic ולבחון כי תמורת הזרימה כמתואר באיור 2. תמורת זרימה מהמאגר באמצעות המשאבה דרך מלכודת הבועה הקטטר להציב האאורטה בשלב 2.5 (השביל אדום באיור. 2). שים את זרימת מחזור הדם של הלב מתוך הוורידs ו טפטוף מן הקודקוד, הסירקולציה המחודשת למאגר התקשורת.
    הערה: קצב זרימת זלוף תלוי בגורמים בודדים כגון התנגדות כלי הדם של המבנה, ואת גודל הלב, אבל בקצב של 50 עד 100 μl / min הוא נקודת התחלה טובה. בנקודות זמן ביניים, ניתן לבצע הערכות תפקודיות. סולם גודל הלב בילוד recellularized מגביל את ההערכות, כי ניתן לבצע אך שקבענו מערכות מבוססות אופטי יכולות לשמש כדי לכמת להכות התנהגות בדיוק כפי שהם שמשו לבבות עכברוש מבוגרים. 4 הבונה ניתן perfused מורחבת תקופות של זמן (עד 23 שעות).

תוצאות

decellularization
בממוצע, זמן decellularization של לב P3 באמצעות פרוטוקול זה הוא כ 14 שעות. מקבלת משקל לב ממוצע של 23 מ"ג עבור ילוד P3.

Acellularity
איור 3 א
מדגימים לב בילוד P3 במלואו ללא פגם (...

Discussion

התלות של טכניקה זו על perfusions החוזרת והנשנית של הלב הופכת את ההימנעות של תסחיף מרכיב קריטי של תוצאה מוצלחת. מתוך הצנתור הראשוני של לב שלבי 2.2-2.6, לשינויים של פתרון בין שלבי 2.8-2.14, יש מניפולציות שיכולים לאפשר כניסתה של בועות אוויר אשר פשר זרימת perfusate לתוך שריר הלב. בשל גודלו...

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors gratefully acknowledge Ms. Cynthia DeKay for the preparation of the figures.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1. Materials For Mouse Heart Isolation
P1 mouse pups (as shown; B6;D2-Tg(Myh6*-mCherry)2Mik/J)Jackson Laboratories21577or equivalent
60 mm Culture dishBD Falcon353004or equivalent
Phosphate buffered saline pH 7.4 (sterile)HycloneSH30256.01or equivalent
Single Use BladeStanley28-510or equivalent
Standard ScissorsMoria Bonn (Fine Science Tools)14381-43or equivalent
Spring Scissors 10 cmFine Science Tools15024-10or equivalent
Vannas Spring Scissors - 3mm Cutting EdgeFine Science Tools15000-00or equivalent
#5 ForcepsDumnot (Fine Science Tools)11295-00or equivalent
2. Materials For Decellularization
Inlet adaptorChemglassCG-1013autoclavable
SeptumChemglassCG-3022-99autoclavable
1/8 in. ID x 3/8 OD C-Flex tubingCole-Parmer EW-06422-10autoclavable
Male luer to 1/8" hose barb adaptorMcMaster-Carr51525K33autoclavable
Female luer to 1/8" hose barb adaptorMcMaster-Carr51525K26autoclavable
Prolene 7-0 surgical suture Ethicon8648Gor equivalent
Ring standFisher ScientificS47807or equivalent
ClampFisher Scientific05-769-6Qor equivalent
Clamp regular holderFisher Scientific05-754Qor equivalent
60 cc syringe barrel Coviden1186000777Tor equivalent
BeakerKimble14000250or equivalent
22g x 1 Syringe Needle BD305155or equivalent
12 cc syringe Coviden8881512878or equivalent
3-way stop cock  Smith Medical MX5311Lor equivalent
22 x 1 g needle BD305155or equivalent
PE50 tubing BD Clay Adams Intramedic427411Must be formable by heat. Polyethylene recommended
1% SDS Invitrogen15525-017Ultrapure grade recommended. Make up fresh solution and filter sterilize before use. 
1% Triton X-100 Sigma-AldrichT8787Make up fresh solution from a 10% stock and filter sterilize before use. 
Sterile dH2OHycloneSH30538.02Or MilliQ system purified water.
1X Pen/Strep Corning CellGro30-001-Clor equivalent
3. Materials For DNA Quantitation
Proteinase K FisherBP1700>30U/mg activity
KClSigma-AldrichP9333or equivalent
MgCl*6H2OMallinckrodt5958-04or equivalent
Tween 20 Sigma-AldrichP1379or equivalent
Tris base/hydrochlorideSigma-AldrichT1503/T5941or equivalent
Pico-Green dsDNA assay kitLife Technologies P7589requires fluorimeter to read
4. Method for fixation and sectioning of tissue. 
ParaformaldehydeSigma-AldrichP6148or equivalent
Gelatin Type A from porcine skinSigma-AldrichG2500must be 300 bloom or greater
5. Method for tissue histology
Cryomolds 10 x 10 x 5mmTissue-Tek4565or equivalent
CryostatHacker/BrightModel OTFor equivalent
Microscope Slides  25 x 75 x 1 mmFisher Scientific12-550-19or equivalent
Hematoxylin 560 Surgipath/Leica Selectech 3801570or equivalent
EthanolDecon Laboratories2701or equivalent
DefineSurgipath/Leica Selectech 3803590or equivalent
Blue buffer Surgipath/Leica Selectech 3802915or equivalent
Alcoholic Eosin Y 515 Surgipath/Leica Selectech 3801615or equivalent
Formula 83 Xylene substitute CBG Biotech CH0104Bor equivalent
Permount Mounting Medium Fisher Chemical SP15-500or equivalent
Collagen IV AntibodyRockland600-401-106.1or equivalent
α-Actinin AntibodyAbcamAB9465or equivalent
mCherry AntibodyAbcamAB205402or equivalent
NKX2.5 AntibodySanta Cruz BiotechnologySC-8697or equivalent
Donkey anti-mouse AF488 AntibodyLife Technology A21202 or equivalent
Donkey anti-chicken AF594 AntibodyJackson Immunoresearch 703-585-155 or equivalent
Donkey anti-goat CY5 AntibodyJackson Immunoresearch 705-175-147or equivalent
Fab Fragment Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) AF594Jackson Immunoresearch 111-587-003 or equivalent
Prolong Gold Antifade Mountant with DAPIThermoFisherP36930or equivalent
6. Isolation of neonatal ventricular cardiomyocytes using pre-plating.
HBSS (Ca, Mg Free)HycloneSH30031.02or equivalent
HEPES (1M)Corning CellGro25-060-Clor equivalent
Cell StrainerBD Falcon352340or equivalent
50 mL tubeBD Falcon352070or equivalent
Primeria 100 mm platesCorning353803Primeria surface enhances fibroblast attachment promoting a higher myocyte purity
TrypsinDifco215240or equivalent
DNase IISigma-AldrichD8764or equivalent
DMEM (Delbecco's Minimal Essential Media)HycloneSH30022.01or equivalent
Vitamin B12 Sigma-AldrichV6629or equivalent
Fibronectin coated plates BD Bioscience354501or equivalent
Fetal bovine serum HycloneSH30910.03or equivalent
Heart bioreactor glasswareRadnoti Glass Technology120101BEZMust be sterilizable by autoclaving or gas.

References

  1. Yusen, R. D., et al. Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: Thirty-second official adult lung and heart-lung transplantation report--2015. J Heart Lung Transplant. 34 (10), 1264-1277 (2015).
  2. Go, A. S., et al. Heart disease and stroke statistics--2014 update: A report from the american heart association. Circulation. 129 (3), e28-e292 (2014).
  3. Kapelios, C. J., Nanas, J. N., Malliaras, K. Allogeneic cardiosphere-derived cells for myocardial regeneration: current progress and recent results. Future Cardiol. 12 (1), 87-100 (2016).
  4. Ott, H. C., et al. Perfusion decellularized matrix: Using nature's platform to engineer a bioartificial heart. Nat Med. 14 (2), 213-221 (2008).
  5. Porrello, E. R., Olson, E. O. A neonatal blueprint for cardiac regeneration. Stem Cell Research. 13 (3 Pt B), 556-570 (2014).
  6. Porrello, E. R., et al. Transient regenerative potential of the neonatal mouse heart. Science. 331 (6020), 1078-1080 (2011).
  7. Polizzotti, B. D., et al. Neuregulin stimulation of cardiomyocyte regeneration in mice and human myocardium reveals a therapeutic window. Sci Transl Med. 7 (281), 281ra45 (2015).
  8. Jesty, S. A., et al. c-kit+ precursors support postinfarction myogenesis in the neonatal, but not adult, heart. Proc Natl Acad Sci U S A. 109 (33), 13380-13385 (2012).
  9. Ambrosy, A. P., et al. The Global Health and Economic Burden of Hospitalizations for Heart Failure: Lessons Learned From Hospitalized Heart Failure Registries. J Am Coll Cardiol. 63 (12), 1123-1133 (2014).
  10. Roger, V. L., et al. Executive Summary: Heart Disease and Stroke Statistics-2012 Update A Report From the American Heart Association. Circulation. 125 (22), 188-197 (2012).
  11. Kennedy-Lydon, T., Rosenthal, N. Cardiac regeneration: epicardial mediated repair. Proc R Soc B. 282 (1821), 2147-2172 (2015).
  12. Williams, C., Sullivan, K., Black, L. D. Partially Digested Adult Cardiac Extracellular Matrix Promotes Cardiomyocyte Proliferation In Vitro. Adv Healthcare Mat. 4 (10), 1545-1554 (2015).
  13. Borg, T. K., et al. Recognition of extracellular matrix components by neonatal and adult cardiac myocytes. Dev Biol. 104 (1), 86-96 (1984).
  14. Strober, W. Trypan blue exclusion test of cell viability. Curr Protoc Immnol. 111, A3-B1-3 (2015).
  15. Gilbert, T. W., Freund, J. M., Badylak, S. F. Quantification of DNA in biologic scaffold materials. J Surg Res. 152 (1), 135-139 (2009).
  16. Akhyari, P., et al. The quest for an optimized protocol for whole-heart decellularization: a comparison of three popular and a novel decellularization technique and their diverse effects on crucial extracellular matrix qualities. Tissue Eng Part C Methods. 17 (9), 915-926 (2011).
  17. Lu, T. Y., et al. Repopulation of decellularized mouse heart with human induced pluripotent stem cell-derived cardiovascular progenitor cells. Nat Commun. 4 (2307), 1-11 (2013).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

Bioengineering117decellularizationcardiomyocytes

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved