Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В этих исследованиях, мы предлагаем методологию новых, неонатальных, мышиные сердца подмостей для использования в регенеративных исследований.
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.
Сердечная недостаточность является общим и смертельно опасны. Это прогрессирующее заболевание, которое приводит к снижению сократительной способности сердца, что ухудшает приток крови к органам и оставляет метаболические потребности неудовлетворенных тела. По оценкам, 5,7 миллиона американцев страдают сердечной недостаточностью , и это является основной причиной госпитализации в Соединенных Штатах 9. Коллективный стоимость лечения пациентов при сердечной недостаточности в Соединенных Штатах превышает 300 миллиардов долларов в год 9-10. Только радикальная терапия для конечной стадии сердечной недостаточности ортотопическая пересадка сердца. Каждый год, по оценкам, более 100000 сердца доноров необходимы для сердечных процедур трансплантации в США 1-2. Из - за ограниченного числа доноров, лишь около 2400 трансплантаций ежегодно проводится в США 2. Очевидно, что этот дефицит орган необходимо решать, как другие стратегии необходимы для создания дополнительных органов для transplantaции и, в идеале, эти органы были бы аутологичной таким образом, чтобы избежать осложнений, связанных с отторжением и времени жизни иммуносупрессии.
Млекопитающие взрослые кардиомиоциты демонстрируют ограниченную регенеративную способность после травмы , но последние данные свидетельствуют о том , что у млекопитающих неонатальные сердца поддерживать замечательную регенеративную способность после повреждения 5-8. В частности, после частичной хирургической резекции, регенеративный окно было обнаружено между рождением и постнатальный день 7. Этот восстановительный период характеризуется отсутствием фиброзного рубца, формирование неоваскуляризации, высвобождение ангиогенных факторов из эпикарда и кардиомиоцитов пролиферации 5-8 , 11. Это регенеративная окно времени обеспечивает потенциал для использования сердца новорожденной как новый источник материала для развития биоискусственных сердца.
Внеклеточный матрикс, как известно, обеспечивают важные сигналы для содействия cardiomyocytе пролиферации и роста. Четкие различия в доступности молекул в неонатальных и взрослых матриц 12 и их способности содействовать регенерации, были исследованы 13. Decellularized взрослых матрицы были использованы в ряде исследований, чтобы обеспечить ECM эшафот для сотовых репопуляции и генерацию биоискусственных сердца. В то время как эти исследования, и новые открытия в области стволовых клеточных технологий, быстро развиваются, несколько препятствий, которые еще должны быть выполнены. Например, ограничения в сохранении нативной структуры матрицы, клеточной интеграции в матрицу стены, а также способность поддерживать пролиферацию и рост всех предела успех этого подхода. В то время как превосходные регенеративные атрибуты были приписаны сердца новорожденной, практические аспекты использования такой ткани ограничили его исследование.
На основе продемонстрированной регенеративной способности сердца новорожденной, мы разработали новые матрицы посредством разработкиТехника decellularization для сердца P3 мыши. Сердце Р3 была выбрана для этих исследований , как он находится в пределах окна регенерации сердца , как ранее определено 6 , а сердце является достаточно большим , чтобы урожай, decellularize и recellularize. Целью данного исследования является демонстрация возможности создания матрицы из сердца новорожденной мыши. Наши исследования дают доказательства осуществимости decellularizing минуту, неонатальный сердце при сохранении структурной и белковую целостность ECM. Мы также продемонстрировать способность recellularize этот сердечный ECM с mCherry, выражающих кардиомиоцитов и мы исследовали эти кардиомиоциты для экспрессии различных кардиомаркеров следующих recellularization. Эта технология позволит для тестирования превосходства новорожденных матрицы для развития биоискусственных сердца.
Все эксперименты мыши были выполнены в соответствии с Законом США охране животных и были одобрены по уходу и использованию комитета Institutional животного происхождения в Университете штата Миннесота.
1. Метод для мышей сердца изоляции
2. Способ по Decellularization Лангендорфа перфузии
Определение 3. ДНК
4. Закрепление и секционирования ткани
5. P1 неонатальной Мышиные желудочков кардиомиоциты для Recellularization
6. Биореактор Recellularization Р3 сердца Матрица
Decellularization
В среднем, время decellularization из Р3 сердца, используя этот протокол составляет около 14 ч. учитывая средний вес сердца 23 мг для P3 новорожденному.
Acellularity
3 , а демонстрирует полностью неповрежденным P3 сердц?...
Зависимость этой методики при повторных перфузии сердца делает предотвращение эмболии одним из важнейших компонентов успешного результата. Из начального катетеризацию сердца на этапах 2,2-2,6, к изменениям раствора между стадиями 2.8-2.14, есть манипуляции, которые могут позволить введени...
The authors have nothing to disclose.
The authors gratefully acknowledge Ms. Cynthia DeKay for the preparation of the figures.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1. Materials For Mouse Heart Isolation | |||
P1 mouse pups (as shown; B6;D2-Tg(Myh6*-mCherry)2Mik/J) | Jackson Laboratories | 21577 | or equivalent |
60 mm Culture dish | BD Falcon | 353004 | or equivalent |
Phosphate buffered saline pH 7.4 (sterile) | Hyclone | SH30256.01 | or equivalent |
Single Use Blade | Stanley | 28-510 | or equivalent |
Standard Scissors | Moria Bonn (Fine Science Tools) | 14381-43 | or equivalent |
Spring Scissors 10 cm | Fine Science Tools | 15024-10 | or equivalent |
Vannas Spring Scissors - 3mm Cutting Edge | Fine Science Tools | 15000-00 | or equivalent |
#5 Forceps | Dumnot (Fine Science Tools) | 11295-00 | or equivalent |
2. Materials For Decellularization | |||
Inlet adaptor | Chemglass | CG-1013 | autoclavable |
Septum | Chemglass | CG-3022-99 | autoclavable |
1/8 in. ID x 3/8 OD C-Flex tubing | Cole-Parmer | EW-06422-10 | autoclavable |
Male luer to 1/8" hose barb adaptor | McMaster-Carr | 51525K33 | autoclavable |
Female luer to 1/8" hose barb adaptor | McMaster-Carr | 51525K26 | autoclavable |
Prolene 7-0 surgical suture | Ethicon | 8648G | or equivalent |
Ring stand | Fisher Scientific | S47807 | or equivalent |
Clamp | Fisher Scientific | 05-769-6Q | or equivalent |
Clamp regular holder | Fisher Scientific | 05-754Q | or equivalent |
60 cc syringe barrel | Coviden | 1186000777T | or equivalent |
Beaker | Kimble | 14000250 | or equivalent |
22g x 1 Syringe Needle | BD | 305155 | or equivalent |
12 cc syringe | Coviden | 8881512878 | or equivalent |
3-way stop cock | Smith Medical | MX5311L | or equivalent |
22 x 1 g needle | BD | 305155 | or equivalent |
PE50 tubing | BD Clay Adams Intramedic | 427411 | Must be formable by heat. Polyethylene recommended |
1% SDS | Invitrogen | 15525-017 | Ultrapure grade recommended. Make up fresh solution and filter sterilize before use. |
1% Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Make up fresh solution from a 10% stock and filter sterilize before use. |
Sterile dH2O | Hyclone | SH30538.02 | Or MilliQ system purified water. |
1X Pen/Strep | Corning CellGro | 30-001-Cl | or equivalent |
3. Materials For DNA Quantitation | |||
Proteinase K | Fisher | BP1700 | >30U/mg activity |
KCl | Sigma-Aldrich | P9333 | or equivalent |
MgCl*6H2O | Mallinckrodt | 5958-04 | or equivalent |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P1379 | or equivalent |
Tris base/hydrochloride | Sigma-Aldrich | T1503/T5941 | or equivalent |
Pico-Green dsDNA assay kit | Life Technologies | P7589 | requires fluorimeter to read |
4. Method for fixation and sectioning of tissue. | |||
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | or equivalent |
Gelatin Type A from porcine skin | Sigma-Aldrich | G2500 | must be 300 bloom or greater |
5. Method for tissue histology | |||
Cryomolds 10 x 10 x 5mm | Tissue-Tek | 4565 | or equivalent |
Cryostat | Hacker/Bright | Model OTF | or equivalent |
Microscope Slides 25 x 75 x 1 mm | Fisher Scientific | 12-550-19 | or equivalent |
Hematoxylin 560 | Surgipath/Leica Selectech | 3801570 | or equivalent |
Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | or equivalent |
Define | Surgipath/Leica Selectech | 3803590 | or equivalent |
Blue buffer | Surgipath/Leica Selectech | 3802915 | or equivalent |
Alcoholic Eosin Y 515 | Surgipath/Leica Selectech | 3801615 | or equivalent |
Formula 83 Xylene substitute | CBG Biotech | CH0104B | or equivalent |
Permount Mounting Medium | Fisher Chemical | SP15-500 | or equivalent |
Collagen IV Antibody | Rockland | 600-401-106.1 | or equivalent |
α-Actinin Antibody | Abcam | AB9465 | or equivalent |
mCherry Antibody | Abcam | AB205402 | or equivalent |
NKX2.5 Antibody | Santa Cruz Biotechnology | SC-8697 | or equivalent |
Donkey anti-mouse AF488 Antibody | Life Technology | A21202 | or equivalent |
Donkey anti-chicken AF594 Antibody | Jackson Immunoresearch | 703-585-155 | or equivalent |
Donkey anti-goat CY5 Antibody | Jackson Immunoresearch | 705-175-147 | or equivalent |
Fab Fragment Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) AF594 | Jackson Immunoresearch | 111-587-003 | or equivalent |
Prolong Gold Antifade Mountant with DAPI | ThermoFisher | P36930 | or equivalent |
6. Isolation of neonatal ventricular cardiomyocytes using pre-plating. | |||
HBSS (Ca, Mg Free) | Hyclone | SH30031.02 | or equivalent |
HEPES (1M) | Corning CellGro | 25-060-Cl | or equivalent |
Cell Strainer | BD Falcon | 352340 | or equivalent |
50 mL tube | BD Falcon | 352070 | or equivalent |
Primeria 100 mm plates | Corning | 353803 | Primeria surface enhances fibroblast attachment promoting a higher myocyte purity |
Trypsin | Difco | 215240 | or equivalent |
DNase II | Sigma-Aldrich | D8764 | or equivalent |
DMEM (Delbecco's Minimal Essential Media) | Hyclone | SH30022.01 | or equivalent |
Vitamin B12 | Sigma-Aldrich | V6629 | or equivalent |
Fibronectin coated plates | BD Bioscience | 354501 | or equivalent |
Fetal bovine serum | Hyclone | SH30910.03 | or equivalent |
Heart bioreactor glassware | Radnoti Glass Technology | 120101BEZ | Must be sterilizable by autoclaving or gas. |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены