JoVE 비디오를 활용하시려면 도서관을 통한 기관 구독이 필요합니다. 전체 비디오를 보시려면 로그인하거나 무료 트라이얼을 시작하세요.
Method Article
생쥐의 심근 경색 부위 주변의 초음파 유도 세포 전달은 안전하고 효과적이며 편리한 세포 이식 방법입니다.
심근경색(MI) 후 세포 치료의 주요 목적은 세포 이식률을 효과적으로 향상시키는 것이며, 인간 유도만능줄기세포 유래 심근세포(hiPSC-CM)는 허혈성 손상 후 심장 복구를 위한 유망한 세포 공급원입니다. 그러나 낮은 이식률은 이식 후 효과적인 심장 조직 재생에 중요한 장애물입니다. 이 프로토콜은 MI 영역에 여러 hiPSC-CM 초음파 유도 경피 주사가 세포 이식 속도를 효과적으로 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 이 연구는 또한 전체 hiPSC-CM 배양 과정, 전처리 및 초음파 유도 경피적 전달 방법에 대해 설명합니다. 또한 인간 미토콘드리아 DNA를 사용하면 다른 마우스 기관에서 hiPSC-CM의 부재를 감지하는 데 도움이 됩니다. 마지막으로, 본 논문은 세포 전달 후 4주 동안 마우스의 경색된 경계 영역에서의 심장 기능, 혈관신생, 세포 크기 및 세포자멸사의 변화를 설명합니다. 좌심실 심근의 심 초음파 유도 경피 주사는 실현 가능하고 상대적으로 침습적이며 만족스럽고 반복 가능하며 효과적인 세포 요법이라고 결론 지을 수 있습니다.
급성 MI가 발생하면 경색 부위의 심근 세포가 허혈과 저산소증으로 인해 빠르게 죽습니다. 세포 사멸 및 파열 후 여러 염증 인자가 방출되는 반면, 염증 세포는 경색 부위에 침투하여 염증을 유발합니다1. 의미심장하게도, 수축성과 전기 전도성이 없는 섬유아세포와 콜라겐은 경색 부위의 심근 세포를 대체하여 흉터 조직을 형성합니다. 성인 포유류에서 심근 세포의 제한된 재생 능력으로 인해, 넓은 면적의 경색 후에 형성되는 생존 조직은 일반적으로 충분한 심박출량을 유지하기에 적합하지 않다2. 심근경색은 심부전을 일으키며, 심한 심부전의 경우 환자는 정상적인 심장 기능을 유지하기 위해 심장 이식 또는 심실 보조 장치에만 의존할 수 있습니다 3,4.
MI 후 이상적인 치료 전략은 죽은 심근 세포를 새로 형성된 심근 세포로 대체하여 건강한 조직과 전기 기계적 결합을 형성하는 것입니다. 그러나 치료 옵션은 일반적으로 교체보다는 심근 구제를 채택했습니다. 현재, 줄기 세포 및 전구 세포 기반 요법은 MI5 후 심근 복구를 촉진하는 가장 유망한 전략 중 하나입니다. 그러나, 이들 세포의 이식은 몇 가지 문제를 가지고 있는데, 주로 성체 줄기세포가 심근 세포로 분화할 수 없고 수명이 짧다는 점이 있다6.
배아 줄기 세포(ES) 세포의 사용과 관련된 윤리적 문제는 유망한 세포 공급원인 iPSC에 의해 우회될 수 있습니다. 또한, iPSC는 강력한 자가 재생 능력을 가지고 있으며 심근 세포로 분화할 수 있다7. 연구에 따르면 MI 부위에 이식된 hiPSC-CM은 생존할 수 있고 숙주 세포와 갭 접합을 형성할 수 있습니다 8,9. 그러나, 이러한 이식된 세포는 허혈 및 염증의 미세환경에 위치하기 때문에, 이들의 생존율은 극히 낮다10,11.
이식된 세포의 생존율을 향상시키기 위해 저산소증과 열충격 전처리(12,13), 유전자 변형(gene modification)14,15, 세포와 모세혈관의 동시 이식(16) 등 여러 가지 방법이 확립되었다. 불행히도 대부분의 방법은 복잡성과 높은 비용으로 인해 제한됩니다. 따라서, 본 연구에서는 재현 가능하고 편리하며 비교적 침습적이며 효과적인 hiPSC-CM 전달 방법을 제안한다.
초음파 유도 심근 내 세포 주입은 부위에 관계없이 고해상도 소형 수의학 초음파 기계와 미세 주입기만으로 수행 할 수 있습니다. 초음파 유도에 따라 심낭에서 생쥐의 심근으로 검상돌기 과정에 따라 세포를 직접 전달하는 것은 간 및 폐 손상을 방지하는 안전한 프로토콜입니다. 이 방법은 이식 된 세포의 생존율을 크게 향상시키기 위해 다른 기술과 동시에 결합 될 수 있습니다.
본 연구의 모든 동물실험은 중남대학교 제2샹야병원 윤리위원회의 검토 및 승인을 받았다. 이 프로토콜에 사용된 모든 재료 및 장비에 대한 자세한 내용은 재료 표를 참조하십시오. 세포 주입, 영상화 및 안락사에 대한 타임라인은 다음과 같다: t0-유도 경색, t1주-영상 및 이식 세포, t2-영상 및 이식 세포, t4-최종 영상화, 안락사 및 조직 수집.
1. hiPSC 배양, 심근세포 분화 및 세포 정제
2. hiPSC-CM의 준비 및 마우스 급성심근경색 모델의 확립
3. 초음파 유도하에 hiPSC-CM 주입
4. 좌전하행 분지 결찰 후 30일 후 마우스에서 심장 기능, 형광 표지, 이식된 세포 수, 심근 경색 부위 및 장기 인간 미토콘드리아 검출 평가
각 그룹에서 마우스의 좌심실 기능을 평가하기 위한 심초음파는 MI 손상이 MD 그룹에서 효과적으로 역전되었음을 보여주었습니다(그림 2A). MI 그룹과 비교하여 SD 그룹은 박출률(EF)이 증가한 것으로 나타났습니다(30%에서 35%로; 그림 2B) 및 분획 단축 (FS) (18 %에서 22 %까지; 그림 2C) MI 후. 그러나 MD 그룹 마우스에서 hiPSC-CM을 여러 번 주...
이 연구의 중요한 단계에는 hiPSC 배양, 심근 세포 분화, hiPSC-CM 정제 및 마우스 심근 경색 부위로의 hiPSC-CM 이식이 포함됩니다. 핵심은 심장 초음파를 사용하여 hiPSC-CM이 해당 부위에 주입된 경색 가장자리의 경색 부위로 경피적으로 치료를 안내하는 것입니다.
배양 시간이 길어짐에 따라 hiPSC-CM 표현형은 시간이 지남에 따라 분화에 따라 형태(더 큰 세포 크기), 구조(근육, 섬유?...
저자는 공개 할 것이 없습니다.
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단의 주요 연구 계획 (No. 91539111to JY), 후난 성 과학 기술 핵심 프로젝트 (No. 2020SK53420-JY) 및 후난 성 과학 기술 혁신 프로그램 (2021RC2106-CF)의 지원을 받았습니다.
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 |
JoVE'article의 텍스트 или 그림을 다시 사용하시려면 허가 살펴보기
허가 살펴보기This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. 판권 소유