A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
מטריצה חוץ-תאית הלב (ECM) היא רשת מורכבת של מולקולות שננהל את מפתח בתהליכי רקמות ואיברים שתישא את שיפוץ פיזיולוגיים לאורך החיים. Decellularization מתוקננת לב העובר, למבוגרים היתרי השוואתי ניסיוני של שתי רקמות בהקשר תלת-ממד על-ידי לכידתו ארכיטקטורה מקורית ומאפיינים ביו-מכני.
הידע הנוכחי של מטריצה חוץ-תאית (ECM)-תקשורת התא מתרגמת ללימודים רב מימדי תרבות במבחנה (2D) שבו רכיבי ה-ECM מוצגות כחלק משטח ציפוי. מערכות התרבות אלו מהווים של פישוט של האופי המורכב של הרקמה ECM שמקיף את ההרכב הביוכימי, מבנה, תכונות מכניות. לחקות טוב יותר של תקשורת ECM בעיצוב של microenvironment לב, פיתחנו פרוטוקול המאפשר decellularization של הלב העוברי לגמרי, החדר השמאלי למבוגרים רקמת explants במקביל ללימודי השוואתי. הפרוטוקול משלב את השימוש מאגר היפוטוניק, חומר ניקוי של מאפיינים anionic חומרים פעילי שטח, וטיפול DNase ללא כל דרישת כישורים מיוחדים או ציוד. היישום של האסטרטגיה decellularization אותו על פני דגימות רקמה מן הנבדקים של גיל שונות היא גישה אלטרנטיבית לביצוע מחקרים השוואתיים. בפרוטוקול הנוכחי מאפשר זיהוי הבדלים מבניים ייחודי על פני העובר למבוגרים לב ECM עם רשת שינוי, ביולוגיים הסלולר תגובות ו. יתר על כן, בזאת מתודולוגיה מדגים יישום רחבה יותר בהצלחה ליישם רקמות ומינים אחרים עם התאמות קלות, כגון ביופסיות במעי האדם, הריאות העכבר.
מטריצות (ECM) היא רשת דינמית של מולקולות המסדירים חשוב תהליכים תאיים, כלומר הגורל-החלטה, התפשטות ובידול1,2. החקירה של התא-ECM אינטראקציות בוצעו בעיקר דו מימדי (2D) בתרבויות חוץ גופית מצופה עם רכיבים ECM, אשר מהווים של פישוט של מאפייני ECM יליד נמצאו vivo. Decellularization יוצר acellular bioscaffolds ECM תלת ממד זה בעיקר לשמר את אדריכלות חוץ-תאית קומפוזיציה של יליד רקמות, איברים3,4. בנוסף להיותם פיגומים ביואקטיביות עבור הנדסת רקמות, decellularized 3D ECM biomaterials מתגלים כמו פלטפורמות הרומן להעריך ביולוגיה של התא-ECM העוברים במקביל הסביבה ויוו.
הערכה של תפקיד דיפרנציאלית של רכיבי ה-ECM של רקמות שונות, איברים, גיל ייהנו עם השימוש של פרוטוקולים דומה של יצירת bioscaffolds מקורי. בלב, פיתחנו פרוטוקול רב-תכליתי עבור decellularization של העובר, מבוגר-derived דגימות, כגישה חלופית לביצוע מחקרים השוואתיים של microenvironment איברים. באמצעות מתודולוגיה זו, אנו כבשו את microenvironment לב מקורית, הראה כי העובר ECM מקדמת את תשואות גבוהות איכלוס של תאי לב5. Decellularization הוסיפה זיהוי של תושב מבניים ההבדלים בין ECM עוברית ומבוגרים ברמה של סידור רשת מטריקס פרופריה המרתף, pericellular סיבים הרכב5. לפני שזה יעבוד, עפות. השוואה של רקמות בשלבים אונטוגנית שונים, באמצעות גישה decellularization אותו רק דווח על הכליות קוף רזוס ולבבות מכרסמים. בנוסף, מספר מצומצם של מחקרים מדווחים רקמות/איבר בעובר decellularization כשלעצמה5,6,7. זו הושגה באמצעות מרחביות כסוכן decellularization ייחודי; עם זאת, ריכוז מרחביות שונות שימשו את decellularization של רקמת הלב העוברי ומבוגרים7,8. למען חברה דמוקרטית היא לאחד חומרי ניקוי יוניים היעיל ביותר לאישור של חומר cytoplasmic וגרעיני, בשימוש נרחב decellularization שונים רקמות, דגימות9,10. פתרונות המכילה ריכוז גבוה מרחביות, ממושכות של חשיפה יש היה בקורלציה עם דנטורציה של חלבונים, ואובדן גליקוזאמינוגליקן (GAGs) שיבוש קולגן הסיבים10,11, ולכן האיזון בין שימור ECM והסרת תאים הכרחי. כדי להחיל את ההליך על רקמת הלב העוברי, למבוגרים, פרוטוקול המתוארים בזאת מחולקת לשלושה שלבים רציפים: תא פירוק על ידי שוק אוסמוטי (מאגר היפוטוניק); solubilization של אינטראקציות חלבון השומנים, חלבון-דנ א, חלבון (0.2% מרחביות); הסרת חומרים גרעיניים (טיפול DNase).
פרוטוקול שלנו מראה מספר יתרונות: אני) האפשרות של decellularization המקביל של רקמות הלב גיל ספציפי על-ידי היישום של האסטרטגיה decellularization אותו; ii) שאין דרישות שיטות מיוחדות או ציוד; iii) שמוכן ההסתגלות רקמות ו מינים אחרים כמו זה יושם בהצלחה עם שינוי קטן ביופסיות במעי האדם12 ו העכבר ריאות13; ו, וחשוב, הרביעי) יכול לפנות מאפיינים biomechanical ECM תוך מתן אפשרות ההרכבה של תרבויות דמויי תלת-ממד organotypic יותר מקרוב לחקות התכונות מולקולרית של microenvironment הרקמה הטבעית.
כל למתודולוגיות תיאר אושרו על-ידי i3S ועדת האתיקה חיה ואני מחפשת Geral דה Veterinária (DGAV) והן על פי אירופה הפרלמנט דירקטיבה 2010/63/האיחוד האירופי.
1. הכנת הפתרונות decellularization
הערה: כל decellularization פתרונות צריך להיות מסונן דרך פילטר ממברנה μm 0.22 ומאוחסנת לתקופה מקסימלית של 3 חודשים, למעט צוין אחרת.
2. רקמת קציר, הקפאה קריוגנית
3. רקמת decellularization
הערה: decellularization רקמות הלב מבוצעת בצלחת תרביות רקמה 24-ובכן עם דוגמא אחת לכל טוב. 1 מ"ל של כל פתרון decellularization נוסף לכל אדם טוב. כל השלבים decellularization צריכה להתבצע עם עצבנות 165 סל ד (שייקר אינקובטור בקוטר אורביטל של 20 מ מ) וכן ב- 25 ° C, אלא אם צוין אחרת. לקבלת פרטים נוספים, נא עיין להחיל את הערכה על איור 1A. B שהוא גוסס (למשל fungizone) ו גנטמיצין טרי יתווספו כל הפתרונות decellularization לפני השימוש כדי ריכוז סופי של 2.5 μg/mL ו- 0.01 μg/mL, בהתאמה. כדי לכמת את כמות ה-DNA נשמר בתוך רקמות decellularized, לצרכי המוני מדגם נקבע לפני תחילת פרוטוקול decellularization. פרוטוקול כימות הדנ א הוא יותר מפורט ב סעיף 5.1.
4. הערכה של הסרת רקמות decellularized תא
5. הערכה של הסרת חומרים גרעינית decellularized רקמה
הערה: כימות של תוכן ה-DNA על רקמות decellularized חייב להתבצע בהשוואה הרקמה הלא-מניפולציות בהתאמה.
6. פיגומים decellularized תא זריעה
הערה: כל פתרונות/ריאגנטים צריך להיות סטרילי, כל ההליך בנטילת בתנאים סטריליים.
וצריך להעריך את יעילות decellularization דרך שלוש טכניקות הראשי: תצפית מאקרוסקופית, היסטולוגיה, כימות הדנ א. המראה מאקרוסקופית של דגימות פוסט-מרחביות הטיפול משפיע בעקיפין את היעילות של הסרת תאים. לאחר דגירה מרחביות, דגימות אמור להופיע גם שקוף כדי לבנבן (איור 1C). עו...
מטריצות (ECM) הוא meshwork דינמיות ומורכבות מאוד של glycoproteins סיבי, דביק, המכיל מאגר של פפטידים ביו הרבות כלואה גורמי גדילה. כמו אפנן העיקריים של התא אדהזיה, שלד התא dynamics, תנועתיות/הגירה, התפשטות, התמיינות אפופטוזיס, ECM מסדיר באופן פעיל תפקוד התאים והתנהגות. בידיעה כי התנהגות הסלולר שונה בתרבויות מי?...
המחברים אין לחשוף.
המחברים אסירי תודה לכל חברי מעבדה פינטו-דו-Ó לדיון ביקורתי רלוונטית. עבודה זו נתמכה על ידי MIT פרוגרמה-Fundação פארא Ciência e Tecnologia (FCT) תחת הפרויקט "מהונדסים CARDIOSTEM רקמות הלב, טיפולים מבוססי תאי גזע עבור יישומים לב וכלי דם" (MITP-טרה-בתים/ECE/0013/2013). אגש ח הוא זוכת מלגת FCT [SFRH/BD 88780 2012] והוא M.J.O. בחור FCT (FCT-חוקר 2012).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Incubated Benchtop Shaker | Orbital Shakers | IKA:3510001 | Recommended |
Fluorimeter | - | - | Equipment available |
Digital weight scale | - | - | Equipment available |
Inverted Microscope | - | - | Equipment available |
Cell culture incubator | - | - | Equipment available |
Fridge (4ºC) | - | - | Equipment available |
Deep freezer (-80ºC) | - | - | Equipment available |
Microtome | - | - | Equipment available |
Cirurgical Instruments | |||
Vannas Spring Scissors - 2.5mm Cutting Edge | Fine Science Tools | 5000-08 | Recommended |
Dumont 5 Fine Forceps - Biologie/Inox | Fine Science Tools | 11254-20 | Recommended |
Dumont 7 forceps | Fine Science Tools | 11272-30 | Recommended |
Dissecting Scissors, straight | - | - | Tool available |
Forceps, serrated, curved | - | - | Tool available |
Materials | |||
24 well plates, individually wrapped | VWR | 29442-044 | - |
96 well plates, individually wrapped | VWR | 71000-078 | - |
Steriflip-GV, 0.22µm, PVDF, Radio-Sterilized | Millipore | SE1M179M6 | - |
Eppendorff | - | - | Material available |
15 mL Falcon tubes | Fisher Scientific | 430791 | - |
50 mL Falcon tubes | Fisher Scientific | 430829 | - |
Four-Compartment Biopsy Processing/Embedding Cassettes with Lid | Electron Microscopy Science | 70075-B | - |
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides | Thermo Fisher Scientific | 22-037-246 | - |
Tissue cryopreservation | |||
Shandon Cryomatrix embedding resin | Thermo Scientific | 6769006 | - |
2-METHYLBUTANE ANHYDROUS 99+% (isopentane) | Sigma-Aldrich | 277258-1L | - |
Dry ice | - | - | - |
Decellularization | |||
NaCl | BDH Prolabo | 27810.364 | - |
Na2HPO4 | Sigma-Aldrich | S-31264 | - |
KH2PO4 | Sigma-Aldrich | P5379-100g | - |
KCl | Sigma-Aldrich | P8041-1KG | - |
TrisBASE | Sigma-Aldrich | T6066-500G | - |
Sodium dodecyl sulfate | Sigma-Aldrich | L-4390 | - |
MgCl2 | MERCK | 1.05833.1000 | - |
DNAse I | AplliChem | A3778,0050 | - |
Gentamicin | Gibco | 15710-049 | - |
Fungizone | Gibco BRL | 15290-026 | - |
Deionized water (DI water) | - | - | - |
Histology | |||
10 % formalin neutral buffer | Prolabo | 361387P | - |
Eosin Y AQUEOUS | Surgipath | 01592E | Can be replaced by alcoholic eosin |
Richard-Allan Scientific HistoGel Specimen Processing Gel | Thermo Fisher Scientific | HG-4000-012 | - |
Ethanol ethilic alcohol 99,5% anydrous | Aga | 4,006,02,02,00 | - |
Deionized water (DI water) | - | - | - |
Clear Rite 3 | Richard-Allan Scientific | 6915 | - |
Shandon Histoplast | Thermo Fisher Scientific | RAS.6774006 | - |
Kits | |||
PureLink Genomic DNA Mini Kit | Thermo Fisher Scientific | K182001 | - |
Quant-iT PicoGreen dsDNA kit | Invitrogen | P11496 | - |
Cell culture | |||
DPBS | VWR | 45000-434 | - |
Penicillin-Streptomycin Solution 100X | Labclinics | L0022-100 | - |
Fungizone | Gibco BRL | 15290-026 | - |
Cell culture media of the cell of interest | - | - | - |
An erratum was issued for: Comparable Decellularization of Fetal and Adult Cardiac Tissue Explants as 3D-like Platforms for In Vitro Studies. The affiliations were updated.
The fourth affiliation was corrected from:
Gladstone Institutes, University of California San Francisco
to:
Gladstone Institute of Cardiovascular Disease
An additional affiliation was added for Todd C. McDevitt:
University of California San Francisco
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved