Name: procedure for lung engineering
Uploaded: 2011-03-08T12:00:00
Duration: 12 min 50 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Procedure for Lung Engineering at JoVE.com

אנו מודים Maegan ב Colehour לעזרה בפיתוח bioreactor. מחקרים אלו מומנו על ידי אוניברסיטת ייל מחלקת הרדמה ועל ידי NIH מענק HL 098,220 (כדי LEN). THP נתמך על ידי NIH T32 GM007171.

<ol>
	<li>American Lung Association. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Lung Disease Data. , (2008).</li><li>Petersen, T. H., Calle, E. A., Colehour, M. B., Niklason, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioreactor+for+the+Long+Term+Culture+of+Lung+Tissue.">Bioreactor for the Long Term Culture of Lung Tissue.</a> Cell Transplant. , (2010).</li><li>Bilek, A. M., Dee, K. C., Gaver, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+surface+tension+induced+epithelial+cell+damage+in+a+model+of+pulmonary+airway+reopening.">Mechanisms of surface tension induced epithelial cell damage in a model of pulmonary airway reopening.</a> J Appl Physiol. 94, 770-783 (2003).</li><li>Petersen, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-Engineerined+Lungs+for+in+Vivo+Implantation.">Tissue-Engineerined Lungs for in Vivo Implantation.</a> Science. 329, 538-5341 (2010).</li><li>Ott, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regeneration+and+orthotopic+transplantation+of+a+bioartificial+lung.">Regeneration and orthotopic transplantation of a bioartificial lung.</a> Nat Med. 16, 927-9233 (2010).</li><li>Cortiella, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+acellular+natural+lung+matrix+on+murine+embryonic+stem+cell+differentiation+and+tissue+formation.">Influence of acellular natural lung matrix on murine embryonic stem cell differentiation and tissue formation.</a> Tissue Eng. Part A. 16, 2565-2580 (2010).</li><li>Sugihara, H., Toda, S., Miyabara, S., Fujiuyama, C., Yonemitsu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+of+alveolus-like+structure+from+alveolar+type+II+epithelial+cells+in+three-dimensional+collagen+gel+matrix+culture.">Reconstruction of alveolus-like structure from alveolar type II epithelial cells in three-dimensional collagen gel matrix culture.</a> Am J Pathol. 142, 783-7892 (1993).</li><li>Choe, M. M., Sporn, P. H., Swartz, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+matrix+remodeling+by+dynamic+strain+in+a+three-dimensional+tissue-engineered+human+airway+wall+model.">Extracellular matrix remodeling by dynamic strain in a three-dimensional tissue-engineered human airway wall model.</a> American Journal Respiratory Cell Molecular Biology. 35, 306-306 (2006).</li><li>Cortiella, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-enginered+lung:+an+in+vivo+and+in+vitro+comparison+of+polyglycolic+acid+and+pluronic+F-127+hydrogel/somatic+lung+progenitor+cell+constructs+to+support+tissue+growth.">Tissue-enginered lung: an in vivo and in vitro comparison of polyglycolic acid and pluronic F-127 hydrogel/somatic lung progenitor cell constructs to support tissue growth.</a> Tissue Engineering. 12, 1213-1213 (2006).</li><li>Price, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+Decellularized+Lung+Bioreactor+System+for+Bioengineering+the+Lung:+The+Matrix+Reloaded.">Development of a Decellularized Lung Bioreactor System for Bioengineering the Lung: The Matrix Reloaded.</a> Tissue Eng Part A. , (2010).</li><li>Ott, H. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perfusion-decellularized+matrix:+using+nature's+platform+to+engineer+a+bioartificial+heart.">Perfusion-decellularized matrix: using nature's platform to engineer a bioartificial heart.</a> Nat. Med. 14, 213-221 (2008).</li><li>Uygun, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ+reengineering+through+development+of+a+transplantable+recellularized+liver+graft+using+decellularized+liver+matrix.">Organ reengineering through development of a transplantable recellularized liver graft using decellularized liver matrix.</a> Nat. Med. 16, 814-820 (2010).</li><li>Shannon, J. M., Mason, R. J., Jennings, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+differentiation+of+alveolar+type+II+epithelial+cells+in+vitro:+effects+of+cell+shape,+cell-matrix+interactions+and+cell-cell+interactions.">Functional differentiation of alveolar type II epithelial cells in vitro: effects of cell shape, cell-matrix interactions and cell-cell interactions.</a> Biochim. Biophys. Acta. 931, 143-156 (1987).</li><li>Cortiella, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Acellular+Natural+Lung+Matrix+on+Murine+Embryonic+Stem+Cell+Differentiation+and+Tissue+Formation.">Influence of Acellular Natural Lung Matrix on Murine Embryonic Stem Cell Differentiation and Tissue Formation.</a> Tissue Eng Part A. , (2010).</li></ol>

LEN מחזיק המניות Humacyte, חברה רפואה רגנרטיבית. Humacyte לא קרן המחקרים הללו, וגם לא השפיע על עיצוב, פרשנות, או דיווח של כל הניסויים או בשיטות המתוארות. המחברים (LEN, THP, EAC) ואת אוניברסיטת ייל הגישו בקשה לפטנט הקשורים להנדסת רקמות של הריאות.

ההיבטים הקריטיים ביותר של המערכת המוצגת כאן כוללת תחזוקה של עקרות, ומעקב קרוב לחצי להחיל המיטה כלי דם לאורך כל התהליך של הכנת זריעת הפיגום ו culturing הריאה אוכלס מחדש. עקרות מתוחזק על ידי מיטב מעוקר כל החומרים לפני השימוש, על ידי הרכבה הריאה במערכת סגורה זמן קצר לאחר explant והימנעות הפרה שלאחר מכן המכשול הזה. אחרי מטריקס decellularized כבר השטיפה והועברו bioreactor סטרילית לתרבות, כובע סיליקון חותמות אחרות קשרים לא צריך להיות מופרע או להסירו. כדי לשמור על הלחצים לבדוק, תזרים מונע על ידי כוח הכבידה עדיפה במידת האפשר. כאשר המשאבה נדרש recirculation של נוזל, החל לאחר שטיפה עם PBS והמשך במהלך התרבות, אנו ממליצים ישירות מדידת הלחץ לפני נוזל מזין את עורק הריאה עם מתמר הלחץ. עוצמת הלחץ המופעל לא יעלה על 15 מ&quot;מ כספית. הריאות Recellularized יכול להיות מתורבת לפרקי זמן, בדרך כלל החל 4 ימים עד 3 שבועות. זלוף דם מושגת בדרך כלל 1-3 דקות מ&quot;ל / במהלך התרבות האנדותל, תוך אוורור מיושם בדרך כלל במהלך התרבות אפיתל בקצב נשימה 1 / min. בתקופות תרבות משולב, אוורור זלוף בו זמנית מתאים. אוורור יכול להתבצע עם בינוני או נוזל או אוויר. במהלך העשורים האחרונים, כמה קבוצות עשו עבודה הנדסת רקמות חשוב להראות את הכדאיות של הבחנה אפיתל הריאות במבחנה של שכפול כמה היבטים של הריאות microanatomy 7,8,9, 10. עם זאת, עד לאחרונה, אף 4,5 אלה ניסיונות מהנדס רקמת הריאה הניבו איבר להשתלה כי הצליחה לשמור על הפרדה בין הדם לתאים בדרכי הנשימה וזה יכול להשתתף חילוף הגזים. לכן, אם כי השיטות שתוארו הן רק צעד ראשון לקראת המטרה ארוכת הטווח של יצירת רקמת הריאה פונקציונלי, עבודה זו היא צעד מעודד לקראת אפשרות של הגדלת כמות רקמת הריאה זמינים להשתלה. יתר על כן, עבודה זו מרחיב העבודה שנעשתה על ידי אוט et al. ו Uygun ועמיתיו 11,12, הוכחת היעילות של מטריצה ​​תאיים decellularized כמו פיגום להנדסת רקמות תלת ממדי מבנים מורכבים ותמיכה הצמיחה וההישרדות של סוגים שונים של תאים . עבודה זו היא משמעותית גם עבור תרומתה בארסנל של התא הנשימה ביולוגים מולקולריים. על ידי מתן ייחודי, תלת מימדי סביבה יכול גם לספק גירוי מכני מתאים, וזה לא לשתף את הסיכון הנלווה של בידול דה מהיר כי אחד עשוי להיתקל בהן בעת מכרסם culturing אפיתל במעבדה עם שיטות מסורתיות יותר 13, מדענים יכולים להשתמש המערכת שלנו כדי לקבל תובנה חדשה אינטראקציות תא תא ותא-matrix כי תפקיד התמיינות תאים ותפקוד. ידע זה עשוי להיות חזק במיוחד אם משתמשים בו כמנוף להנחות את גורלו של אוכלוסיות תאים שונות גזע, כקבוצה של Cortiella הוכיחה במחקרים הראשונית 14.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><th> שם מגיב </th><th> חברה </th><th> מספר קטלוגי </th><th> הערות (אופציונלי) </th></tr><tr><td> המתה </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> הפרין </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> H4784 </td><td></td></tr><tr><td> נתרן nitroprusside </td><td> Fluka </td><td> 71778 </td><td></td></tr><tr><td> Euthasol פתרון המתת חסד </td><td> Virbac AH </td><td> 710101 </td><td> 390 מ&quot;ג / מ&quot;ל ​​פתרון pentobarbital מניות נתרן צריך להיות מדולל כראוי לניהול IP </td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Decell פתרון </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> בחורים </td><td> סיגמא אולדריץ </td><td> C3023 </td><td></td></tr><tr><td> NaCl </td><td> האמריקאי Bioanalytical </td><td> AB01915 </td><td></td></tr><tr><td> EDTA </td><td> סיגמא </td><td> E5134 </td><td></td></tr><tr><td> NaOH </td><td> JT בייקר </td><td> 3722-01 </td><td></td></tr><tr><td> 1X PBS </td><td> Gibco </td><td> 14190 </td><td></td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Bioreactor רכיבי </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 480 מ&quot;ל צנצנת </td><td> קול בן הזוג </td><td> EW-3460560 </td><td></td></tr><tr><td> פקק סיליקון, גודל 14 </td><td> קול בן הזוג </td><td> EW-06298-26 </td><td></td></tr><tr><td> Y-מחברים </td><td> קול בן הזוג </td><td> ED-30614-08 </td><td> משמש cannulae בעורקים קנה הנשימה </td></tr><tr><td> צינורות סיליקון </td><td> Masterflex </td><td> 96420-14; 16 </td><td> L / S 14, 16 </td></tr><tr><td> לחץ Transducers </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> PX-212 </td><td></td></tr><tr><td> שסתום כוון אחד </td><td> קול בן הזוג </td><td> EW-98553-20 </td><td> אחד דרך שסתום </td></tr><tr><td> 4-way והברזים למיניהם </td><td> Edwards Lifesciences </td><td> 594WSC </td><td></td></tr><tr><td> מזרק מסנן </td><td> קול בן הזוג </td><td> 2915-08 </td><td> PTFE, 0.2μm </td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Decell ואת המנגנונים שטיפה (תוספות bioreactor) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 500 מ&quot;ל ו - 1000 בקבוקי זכוכית </td><td> קורנינג </td><td> 1395-500;-1L </td><td> משמש decell ושטיפה על ידי כוח הכבידה </td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Benzonase טיפול </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> פניצילין / סטרפטומיצין </td><td> Gibco </td><td> 15140122 </td><td></td></tr><tr><td> FBS </td><td> Hyclone </td><td> SH30071.03 </td><td></td></tr><tr><td> טריס-HCl </td><td> האמריקאי Bioanalytical </td><td> AB14043 </td><td> 1M, pH 8.0 </td></tr><tr><td> MgCl 2 </td><td> JT בייקר </td><td> 2444-01 </td><td></td></tr><tr><td> BSA </td><td> סיגמא </td><td> A9647 </td><td></td></tr><tr><td> Benzonase nuclease </td><td> סיגמא </td><td> E1014 </td><td> Endonuclease השתמשו כדי להסיר שאריות DNA של מטריקס </td></tr></tbody></table>

procedure for lung engineering

רקמת הריאה, כולל סרטן ריאות ומחלות ריאה כרוניות כגון מחלת ריאות חסימתית כרונית, במצטבר חשבון עבור חלק 280,000 מקרי מוות בשנה, מחלת ריאות חסימתית כרונית היא כיום הגורם המוביל הרביעי של מוות בארצות הברית 1. תרומה תמותה זה היא העובדה כי הריאות אינן בדרך כלל לתקן או לחדש מעבר לרמה, מיקרוסקופיים הסלולר. לכן, רקמת הריאה כי הוא נפגע על ידי ניוון או דלקת, או רקמת הריאה היא כריתה כירורגית אינו מוחלף תפקודית in vivo. כדי לחקור האם רקמת הריאה יכול להיות שנוצר במבחנה, התייחסנו הריאות מפני חולדות הבוגרת באמצעות הליך זה מסיר רכיבים סלולריים לייצר acellular תאי ריאה מטריצה ​​הפיגום. פיגום זו שומרת על מבנים הסתעפות ההיררכי של דרכי הנשימה כלי הדם, כמו גם קרום מרתף שלם ברובו, המהווה קולגן IV, laminin ו פיברונקטין. הפיגום הוא רכוב bioreactor שנועד לחקות היבטים קריטיים של ריאה פיזיולוגיה, כגון אוורור בלחץ שלילי זלוף וסקולרית pulsatile. על ידי אפיתל culturing ריאתי האנדותל בכלי הדם בתוך הפיגום bioreactor רכוב, אנו מסוגלים לייצר רקמת הריאה כי ניתן להשוות phenotypically אל רקמת הריאה מקומיים כי הוא מסוגל להשתתף בחילופי גז מרווחי זמן קצר (45-120 דקות). תוצאות אלו מעודדות, וסבורים כי Repopulation של הריאות מטריצה ​​היא אסטרטגיה מעשית עבור התחדשות ריאות. אפשרות זו מהווה הזדמנות לא רק לפעול למען הגדלת ההיצע של רקמת הריאות להשתלה, אלא גם ללמוד התא הנשימה ביולוגיה מולקולרית במבחנה לפרקי זמן ארוכים יותר ב microenvironment מדויק יותר מאשר היה אפשרי בעבר.

Watch this Scientific Journal Video about Procedure for Lung Engineering at JoVE.com

Procedure for Lung Engineering

פיתחנו מטריצה ​​ריאות decellularized תאיים ו bioreactor הרומן biomimetic שניתן להשתמש בהם כדי לייצר רקמת הריאה תפקודית. על ידי זריעת תאים לתוך המטריצה ​​ו culturing ב bioreactor, אנו מייצרים רקמה מדגים חילוף הגזים יעיל כאשר מושתלים in vivo לתקופות קצרות של זמן.

נוהל הנדסה ריאות

Lung tissue, including lung cancer and chronic lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease, cumulatively account for some 280,000 deaths ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication of Biologically Derived Injectable Materials for Myocardial Tissue Engineering

ייצור של חומרים בזריקות נגזר ביולוגית של הנדסת רקמות שריר הלב

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications.  ...

Elastomeric PGS Scaffolds in Arterial Tissue Engineering

PGS אלסטומרי פיגומים להנדסת רקמות העורקים

Cardiovascular disease is one of the leading cause of mortality in the US and especially, coronary artery disease increases with an aging population and ...

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Postproduction עיבוד Fibres Electrospun עבור הנדסת רקמות

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

Capillary Force Lithography for Cardiac Tissue Engineering

נימי חיל יתוגרפיה להנדסת רקמות לב

Cardiovascular disease remains the leading cause of death worldwide1. Cardiac tissue engineering holds much promise to deliver groundbreaking medical ...

Engineering 3D Cellularized Collagen Gels for Vascular Tissue Regeneration

הנדסת ג&#39;ל קולגן Cellularized 3D לשחזור רקמות וכלי דם

Synthetic materials are known to initiate clinical complications such as inflammation, stenosis, and infections when implanted as vascular substitutes. ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

סינתזה של nanofiber קראטין מבוסס על הנדסה ביו רפואית

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

הכנת Thermoresponsive Nanostructured משטחי הנדסת רקמות

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

Tissue Engineering by Intrinsic Vascularization in an In Vivo Tissue Engineering Chamber

הנדסת רקמות ידי עצמותי כלי דם בתוך<em&gt; In vivo</em&gt; הנדסת רקמות קאמרית

In reconstructive surgery, there is a clinical need for an alternative to the current methods of autologous reconstruction which are complex, costly and ...

Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Vascularized Microfluidic Bioprinting עבור הנדסת רקמות, Organoids

Engineering vascularized tissue constructs and organoids has been historically challenging. Here we describe a novel method based on microfluidic ...

A Protocol for Decellularizing Mouse Cochleae for Inner Ear Tissue Engineering

פרוטוקול עבור Decellularizing Cochleae העכבר עבור הנדסת רקמות האוזן הפנימית

In mammals, mechanosensory hair cells that facilitate hearing lack the ability to regenerate, which has limited treatments for hearing loss. Current ...