Budowa modelu narządów na chipie komórek mięśni gładkich ludzkiej aorty do rekapitulacji naprężeń biomechanicznych w ścianie aorty

Mieradilijiang Abudupataer; Xiujie Yin; Bitao Xiang; Nan Chen; Shiqiang Yan; Shichao Zhu; Yang Ming; Gang Liu; Xiaonan Zhou; Hao Lai; Chunsheng Wang; Kai Zhu; Jun Li

doi:10.3791/64122

Method Article

Budowa modelu narządów na chipie komórek mięśni gładkich ludzkiej aorty do rekapitulacji naprężeń biomechanicznych w ścianie aorty

DOI:

10.3791/64122

⸱

July 6th, 2022

Mieradilijiang Abudupataer*¹ , Xiujie Yin*¹ , Bitao Xiang*¹ , Nan Chen¹ , Shiqiang Yan² , Shichao Zhu¹ , Yang Ming¹ , Gang Liu¹ , Xiaonan Zhou¹ , Hao Lai¹ , Chunsheng Wang¹ , Kai Zhu¹ , Jun Li¹

¹Department of Cardiac Surgery and Shanghai Institute of Cardiovascular Diseases, Zhongshan Hospital, Fudan University, ²Institutes of Biomedical Sciences and the Shanghai Key Laboratory of Medical Epigenetics, Shanghai Medical College, Fudan University

* These authors contributed equally

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Summary

Tutaj opracowaliśmy model ludzkiego narządu na chipie komórek mięśni gładkich aorty, aby odtworzyć in vivo biomechaniczne napięcie komórek mięśni gładkich w ludzkiej ścianie aorty.

Abstract

Konwencjonalne techniki dwuwymiarowych hodowli komórkowych i modele zwierzęce zostały wykorzystane w badaniach nad tętniakiem i rozwarstwieniem ludzkiej aorty piersiowej (TAAD). Jednak ludzkiego TAAD czasami nie można scharakteryzować za pomocą modeli zwierzęcych. Istnieje wyraźna luka gatunkowa między badaniami klinicznymi na ludziach a eksperymentami na zwierzętach, która może utrudniać odkrywanie leków terapeutycznych. W przeciwieństwie do tego, konwencjonalny model hodowli komórkowej nie jest w stanie symulować bodźców biomechanicznych in vivo. W tym celu w ostatnich latach nastąpił znaczny rozwój technik mikrowytwarzania i mikroprzepływowości, które dostarczyły nowatorskich technik tworzenia modeli organoidów na chipie, które replikują biomechaniczne mikrośrodowisko. W tym badaniu opracowano model ludzkiego narządu na chipie komórki mięśni gładkich aorty (HASMC-OOC) w celu symulacji patofizjologicznych parametrów biomechaniki aorty, w tym amplitudy i częstotliwości cyklicznego obciążenia doświadczanego przez ludzkie komórki mięśni gładkich aorty (HASMC), które odgrywają istotną rolę w TAAD. W tym modelu morfologia HASMC stała się wydłużona, wyrównana prostopadle do kierunku odkształcenia i prezentowała bardziej kurczliwy fenotyp w warunkach odkształcenia niż w statycznych warunkach konwencjonalnych. Było to zgodne z orientacją i fenotypem komórek w natywnych ludzkich ścianach aorty. Dodatkowo, korzystając z dwupłatkowych TAAD (BAV-TAAD) związanych z dwupłatkową zastawką aortalną i TAAD związanych z zastawką trójdzielną (TAV-TAAD) pochodzących od pacjentów pierwotnych HASMC, ustaliliśmy modele choroby BAV-TAAD i TAV-TAAD, które replikują charakterystykę HASMC w TAAD. Model HASMC-OOC zapewnia nowatorską platformę in vitro, która jest komplementarna z modelami zwierzęcymi w celu dalszego badania patogenezy TAAD i odkrywania celów terapeutycznych.

Introduction

Tętniak i rozwarstwienie aorty piersiowej (TAAD) to miejscowe poszerzenie lub rozwarstwienie ściany aorty, które wiąże się z wysoką zachorowalnością i śmiertelnością¹. Ludzkie komórki mięśni gładkich aorty (HASMC) odgrywają istotną rolę w patogenezie TAAD. HASMC nie są kończnie zróżnicowanymi komórkami, a HASMC zachowują wysoką plastyczność, co pozwala im zmieniać fenotypy w odpowiedzi na różne bodźce². HASMC poddawane są głównie rytmicznemu naprężeniu rozciągającemu in vivo, co jest jednym z kluczowych czynników regulujących zmiany morfologiczne, różnicowanie i funkcje fizjologiczne mięśni gładkich