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Method Article
우리는 세포 생존력, 증식 및 탄력성 측정 측면에서 배달 후 조사의 후유증과 결합 된 바늘이없는 워터젯 기술을 통한 세포 주입 방법을 제시합니다.
요실금 (UI)은 요도 괄약근 근육의 결핍을 특징으로하는 매우 보편적 인 상태입니다. 재생 의학 분야, 특히 세포 요법은 요도 괄약근 기능을 향상시키고 회복시키는 새로운 접근법입니다. 활성 기능성 세포의 주사가 바늘 및 주사기에 의해 임상 환경에서 일상적으로 수행되지만, 이러한 접근법은 상당한 단점과 한계를 가지고 있습니다. 이러한 맥락에서, 무바늘 워터젯 (WJ) 기술은 요도 괄약근에 시각적 인 안내 방광 내시경 검사로 생존 가능한 세포를 주입 할 수있는 실현 가능하고 혁신적인 방법입니다. 본 연구에서, 우리는 WJ를 사용하여 돼지 지방 조직 유래 기질 세포 (pADSCs)를 사체 요도 조직으로 전달하고 WJ 전달이 세포 수율 및 생존력에 미치는 영향을 조사했습니다. 우리는 또한 원자력 현미경 (AFM) 측정에 의해 생체 역학적 특징 (즉, 탄력성)을 평가했습니다. 우리는 WJ가 전달한 pADSC가 세포 탄력성에서 현저하게 감소한다는 것을 보여주었다. 생존력은 대조군에 비해 현저히 낮았지만 여전히 80% 이상이다.
요실금 (UI)은 유럽 인구 1에서 1.8 - 30.5 %의 유병률을 가진 광범위한 장애이며 주로 요도 괄약근의 오작동이 특징입니다. 임상 적 관점에서 볼 때, 외과 적 치료는 종종 보존 적 치료법이나 물리 치료가 새로운 증상을 해결하고 완화시키지 못할 때 환자에게 제공됩니다.
괄약근 복합체 오작동의 잠재적인 재생 복구를 위한 세포 요법은 UI 병리학 2,3의 치료를 위한 아방가르드 접근법으로서 부각되고 있다. 주요 목표는 손상된 조직의 생물학적 기능을 대체, 복구 및 복원하는 것입니다. UI에 대한 동물 모델에서, 줄기 세포 이식은 비뇨 기역학적 결과 2,4,5에서 유망한 결과를 보여주었다. 줄기 세포는 자기 재생 및 분화 능력을 가질 수있는 능력을 가지고 있기 때문에 최적의 세포 후보로 발생하므로 영향을받는 조직 재생을 돕습니다6. 다가오는 재생 잠재력에도 불구하고, 세포의 최소 침습적 전달이 여전히 주사 정밀도 및 표적의 커버리지에 관한 몇 가지 도전에 직면함에 따라 세포 요법의 실질적인 사용은 여전히 방해 받고 있습니다. 세포 전달에 사용되는 현재의 접근법이 바늘 주사기 시스템(7)을 통한 주사임에도 불구하고, 일반적으로 생존 가능한 세포의 전반적인 결핍을 초래하며, 이식 후 1%-31%만큼 낮은 생존율을 보고하였다8. 또한, 바늘 주입을 통한 세포 전달은 또한 표적 조직 내로의 이식된 세포의 배치, 보유 속도 뿐만 아니라 분포에 영향을 미치는 것으로 나타났다(9,10,11). 상기 언급된 한계를 극복하는 실현 가능하고 새로운 접근법은 워터젯 기술을 통한 무바늘 세포 전달이다.
워터젯 (WJ) 기술은 요도 괄약근12,13에서 시각적 제어하에 방광경에 의한 세포의 높은 처리량 전달을 가능하게하는 새로운 접근법으로 부상하고 있습니다. WJ는 E5에서 E8013 범위의 다양한 압력 (E = 효과 바)에서 셀 전달을 가능하게합니다. 첫 번째 단계에서, (조직 침투 단계) 등장성 용액은 표적화된 조직을 둘러싸고 있는 세포외 매트릭스를 느슨하게 하기 위해 고압 (즉, E60 또는 E80)으로 적용되고 작은 상호연결 마이크로락쿠내를 개방한다. 두 번째 단계 (주입 단계)에서, 압력은 세포를 표적화 된 조직 내로 부드럽게 전달하기 위해 밀리 초 이내에 (즉, E10까지) 낮아진다. 이 두 단계-상 적용에 이어서, 세포는 분출될 때 조직에 대해 추가적인 압력을 받지 않지만, 액체-충전된 동굴 영역(13) 내로 저압 스트림으로 부유된다. 줄기 세포가 WJ를 통해 사체 요도 조직으로 주입되는 생체외 모델 설정에서, 생존 가능한 세포는 나중에 흡인 및 조직으로부터 회수되고 시험관내13에서 더욱 확장될 수 있었다. Weber et al.의 2020 년 연구에서 발자국이없는 심근 세포를 심근14에 전달하는 WJ의 실현 가능성과 적용 가능성을 입증했지만 WJ 기술은 여전히 프로토 타입 단계에 있음을 명심해야합니다.
다음 프로토콜은 돼지 지방조직 유래 기질 세포(pADSC)를 준비하고 라벨링하는 방법과 WJ 기술 및 윌리엄스 방광내시경 바늘(WN)을 통해 포획액 및 사체 조직으로 전달하는 방법을 설명합니다. 세포 주사 후, 원자력 현미경 (AFM)을 통해 세포 활력과 탄력성이 평가됩니다. 단계별 지침을 통해 프로토콜은 신뢰할 수있는 데이터를 얻기 위해 명확하고 간결한 접근 방식을 제공합니다. 토론 섹션에서는 기술의 주요 장점, 한계 및 향후 관점을 제시하고 설명합니다. 여기에 보고된 후유증 후 분석뿐만 아니라 세포의 WJ 전달은 표준 바늘 주입을 대체하고 표적 조직의 재생 치유를 위한 고체 세포 전달 프레임워크를 제공한다. 우리의 최근 연구에서 우리는 WJ가 바늘 주사15,16과 비교할 때 세포를보다 정확하고 적어도 비슷한 생존력으로 전달했다는 증거를 제공했습니다.
돼지 지방 조직 샘플은 Tuebingen 대학의 실험 수술 연구소에서 입수했습니다. 모든 절차는 동물 실험 번호 CU1/16에 따라 지역 동물 복지 당국에 의해 승인되었다.
1. 돼지 지방조직 유래 기질세포의 분리
2. 돼지 지방조직 유래 기질세포의 세포배양
3. 칼세인-AM을 사용한 세포의 라벨링
참고 : 사체 조직에 주입 된 세포는 녹색 형광막 투과성 살아있는 세포 염색 및 적색 형광막 불투과성 생존 지표로 염색되어 추출 된 세포가 요도의 조직 단편이 아닌 주입 된 세포와 동일한지 확인합니다.
4. 주사를 위해 요도 조직 샘플 준비
5. 체액 및 조직 샘플에 윌리엄스 바늘을 통한 세포 주사
6. 유체 및 조직 샘플에서 워터젯을 통한 세포 주입
7. 원자력 현미경(AFM)에 의한 세포 탄력성의 생체역학적 평가
8. 통계 분석
두 가지 접근법을 통한 세포 전달 후, WN을 통해 전달된 세포의 생존율(97.2± 2%, n=10, p<0.002)은 E60-10 설정(85.9 ± 0.16%, n=12)을 사용하는 WJ에 의한 주사제와 비교했을 때 더 높았다(그림 2). 생체역학적 평가 결과는 다음과 같다는 것을 보여주었다: 포획 유체에서 세포의 WN 주사는 대조군과 비교했을 때 탄성 모듈리 (EM; 0.992 kPa)에 대하여 유의한 차이를 나타내지 않았다 (1.176 kPa; 도 ...
본 연구에서, 우리는 WJ 세포 전달 절차에 대한 단계별 접근법을 입증하고 제시했으며, 세포 특성에 대한 WJ 전달의 효과를 평가하기 위해 정량적 조사의 후유증을 채택했다 : 세포 생존력 및 생체 역학적 특징 (즉, EM). WJ 주사 후, 수확된 세포의 85.9%가 생존 가능하였다. WN 주사의 관점에서, 세포의 97.2 %는 주사 후 생존력을 유지했다. 따라서, WJ 접근법은 임상 구현을 위한 절대적 요건을 충족시킨다:...
저자 J.K., M.D, T.A., A.S., W.K. A.는 공개할 것이 없습니다. 저자 W.L.과 M.D.E.는 ERBEJet2 및 WJ 프로토 타입의 생산자 인 ERBE Medizintechnik Lt. Tübingen의 직원입니다.
우리는 그들의 도움과 지원에 대한 원래 출판물의 공동 저자에 감사드립니다.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
50 mL centrifuge tube | Greiner BioOne | 227261 | |
1 mL BD Luer-LokTM Syringe | BD Plastik Inc | n.a. | |
100 µm cell sieve | Greiner BioOne | 542000 | |
15 mL centrifuge tube | Greiner BioOne | 188271 | |
75 cm2 tissue culture flask | Corning Incorporated | 353136 | |
AFM head | (CellHesion 200) JPK | JPK00518 | |
AFM processing software | Bruker | JPK00518 | |
AFM software | Bruker | JPK00518 | |
AFM system Cell Hesion 200 | Bruker | JPK00518 | |
All-In-One-Al cantilever | Budget Sensors | AIO-10 | tip A, Conatct Mode, Shape: Beam Force Constant: 0.2 N/m (0.04 - 0.7 N/m) Resonance Frequency: 15 kHz (10 - 20 kHz) Length: 500 µm (490 - 510 µm) Width: 30 µm (35 - 45 µm) Thickness: 2.7 µm (1.7 - 3.7 µm) |
Amphotericin B solution | Sigma | A2942 | 250 µg/ml |
Atomic Force Microscope (AFM) | CellHesion 200, JPK Instruments, Berlin, Germany | JPK00518 | |
BD Microlance 3 18G | BD | 304622 | |
bovine serum albumin | Gibco | A10008-01 | |
Cantilever | All-In-One-AleTl, Budget Sensors, Sofia, Bulgaria | AIO-TL-10 | tip A, k ¼ 0.2 N/m |
C-chip disposable hemocytometer | NanoEnTek | 631-1098 | |
centrifuge: Rotina 420R | Hettich Zentrifugen | ||
Collagenase, Type I, powder | Gibco | 17100-017 | |
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium - low glucose | Sigma | D5546 | |
Feather disposable scalpel (No. 10) | Feather | 02.001.30.010 | |
fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F7524 | |
HEPES sodium salt solution (1 M) | Sigma | H3662 | |
Inverted phase contrast microscope (Integrated with AFM) | AxioObserver D1, Carl Zeiss Microscopy, Jena, Germany | L201306_03 | |
laboratory bags | Brand | 759705 | |
Leibovitz's L-15 medium without l-glutamine | Merck | F1315 | |
Leibovitz's L-15 medium without L-glutamine | (Merck KGaA, Darmstadt, Germany) | F1315 | |
L-glutamine | Lonza | BE 17-605C1 | 200 mM |
LIVE/DEADTM Viability/Cytotoxicity Kit | Invitrogen by Thermo Fisher Scientific | L3224 | Calcein AM and EthD-1 are used from this kit. |
Microscope software: Zen 2.6 | Zeiss | ||
Microscope: AxioVertA.1 | Zeiss | ||
Nelaton-Catheter female | Bicakcilar | 19512051 | |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140-122 | 10000 U/ml Penicillin 10000 µg/ml Streptomycin |
Petri dish heater associated with AFM | Bruker | T-05-0117 | |
Petri dish heater associated with AFM | JPK Instruments AG, Berlin, Germany | T-05-0117 | |
Phosphate buffered saline (PBS) | Gibco | 10010-015 | |
Statistical Software: SPSS Statistics 22 | IBM | ||
Sterile Petri dish - CellStar | Greiner BioOne | 664160 | |
Tissue culture dishes | TPP AG | TPP93040 | |
Tissue culture dishes | TPP Techno Plastic Products AG, Trasadingen, Switzerland | TPP93040 | |
Trypan Blue 0.4% 0.85% NaCl | Lonza | 17-942E | |
Trypsin-EDTA solution | Sigma | T3924 | |
Waterjet: ERBEJET2 device | Erbe Elektromedizin GmbH | ||
Williams Cystoscopic Injection Needle | Cook Medical | G14220 | 23G, 5.0 Fr, 35 cm |
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