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

Мы благодарим Maegan Б. Colehour за помощь в биореакторе развития. Эти исследования финансировались Йельский университет Кафедра Анестезия и грант NIH HL 098220 (для LEN). ТНР была поддержана 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 проводит акции Humacyte, регенеративной медицине компании. Humacyte не финансировать эти исследования, и не влияют на дизайн, устный перевод, или отчетности любого из экспериментов или методов, описанных. Авторы (LEN, THP, EAC) и Йельского университета подали заявку на патент, связанные с тканевой инженерии легких.

Наиболее важных аспектов системы, представленные здесь включают поддержание стерильности, и тщательный мониторинг давления применяется для сосудистого русла на протяжении всего процесса подготовки и посева леса и культивирование легкого заселен. Стерильность наилучшим образом обеспечивается в автоклаве всех материалов перед использованием, а также за счет установки легких в замкнутой системе, вскоре после эксплантов и избежать последующего нарушения этого барьера. После матрицы decellularized тщательно промыть и переданы стерильный биореактор для культуры, крышка силикона и других уплотнений и соединения не должны быть нарушены или удалены. Чтобы держать давление под контролем, поток управляется тяжести предпочтительнее когда это возможно. Когда насос, необходимых для рециркуляции жидкости, начинающихся после промывки PBS и продолжая в течение культуру, мы рекомендуем прямого измерения давления перед жидкость поступает в легочную артерию с датчиком давления. Величина приложенного давления не должна превышать 15 мм рт. Recellularized легких можно культивировать в течение различных периодов времени, обычно от 4 дней до 3 недель. Сосудистой перфузии обычно достигается на 1-3 мл / мин в течение эндотелиальных культуры, в то время как вентиляция, как правило, применяется в размере 1 вдох / мин в течение эпителиального культуры. Во время комбинированной периоды культуры, одновременное вентиляции и перфузии является целесообразным. Вентиляция может быть выполнена либо с жидкой среде или по воздуху. В течение последних нескольких десятилетий, несколько групп осуществляют важную работу тканевой инженерии показывает возможности дифференциации эпителия легких в пробирке и тиражирования несколько аспектов легких микроанатомии 7,8,9, 10. Однако до недавнего времени, 4,5 ни одна из этих попытках инженер легочной ткани привела к имплантируемых орган, который смог сохранить разделение между кровью и дыхательных путей отсеков и которые могли бы участвовать в газообмене. Поэтому, хотя методы, описанные только первый шаг в направлении долгосрочной целью получения функциональной ткани легких, эта работа является обнадеживающим шагом к возможности увеличения количества легочной ткани для пересадки. Более того, эта работа развивает работу Отт и соавт. И Уйгун и коллеги 11,12, демонстрируя эффективность decellularized внеклеточного матрикса, как строительные леса для тканевой инженерии сложных трехмерных структур и поддержки роста и выживания различных типов клеток . Эта работа также значимых для его вклад в арсенал дыхательных клеточной и молекулярной биологии. Предоставляя уникальные, трехмерные среды, которые могут создавать соответствующие условия для механических раздражителей, и что не разделяет сопутствующие опасности быстрого де-дифференциации, что можно столкнуться при культивировании грызунов эпителия в лаборатории с более традиционными методами 13, ученые могут использовать нашей системе, чтобы получить новое понимание того, клетка-клетка и клетка-матрица взаимодействий, которые играют важную роль в дифференциации клеток и функции. Это знание может быть особенно сильной, если использовать в качестве рычага для руководства судьбе различных популяций стволовых клеток, как группа Cortiella это продемонстрировал в первых исследованиях 14.

<table border="1"><tbody><tr><th> Название реагента </th><th> Компания </th><th> Номер в каталоге </th><th> Комментарии (необязательно) </th></tr><tr><td> Эвтаназия </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Гепарин </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H4784 </td><td></td></tr><tr><td> Натрия нитропруссид </td><td> Fluka </td><td> 71778 </td><td></td></tr><tr><td> Euthasol эвтаназии решение </td><td> Virbac AH </td><td> 710101 </td><td> 390 мг / мл пентобарбитал маточного раствора натрия следует разбавить соответствующим образом для IP администрации </td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Решение Decell </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> CHAPS </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> C3023 </td><td></td></tr><tr><td> NaCl </td><td> Американская Биоаналитическая </td><td> AB01915 </td><td></td></tr><tr><td> ЭДТА </td><td> Сигма </td><td> E5134 </td><td></td></tr><tr><td> NaOH </td><td> JT Baker </td><td> 3722-01 </td><td></td></tr><tr><td> 1X PBS </td><td> Гибко </td><td> 14190 </td><td></td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Биореактор Компоненты </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 480 мл банки </td><td> Коул Пармер </td><td> EW-3460560 </td><td></td></tr><tr><td> Силиконовая пробка, размер 14 </td><td> Коул Пармер </td><td> EW-06298-26 </td><td></td></tr><tr><td> Y-коннекторы </td><td> Коул Пармер </td><td> ED-30614-08 </td><td> Используется для артериальной и трахеи канюли </td></tr><tr><td> Силиконовые трубки </td><td> Masterflex </td><td> 96420-14, 16 </td><td> L / S 14, 16 </td></tr><tr><td> Датчики давления </td><td> Эдвардс Lifesciences </td><td> PX-212 </td><td></td></tr><tr><td> Обратный клапан </td><td> Коул Пармер </td><td> EW-98553-20 </td><td> Обратный клапан </td></tr><tr><td> 4-х кранов </td><td> Эдвардс Lifesciences </td><td> 594WSC </td><td></td></tr><tr><td> Шприц фильтр </td><td> Коул Пармер </td><td> 2915-08 </td><td> PTFE, 0,2 мкм </td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Decell и промывки аппаратов (дополнение к биореактор) </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> 500 и 1000 мл бутылки стеклянные </td><td> Гранулирование </td><td> 1395-500;-1L </td><td> Используется для decell и полоскания под действием силы тяжести </td></tr><tr><td colspan="4"></td></tr><tr><td> Лечение Benzonase </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Пенициллин / стрептомицин </td><td> Гибко </td><td> 15140122 </td><td></td></tr><tr><td> FBS </td><td> Hyclone </td><td> SH30071.03 </td><td></td></tr><tr><td> Трис-HCl </td><td> Американская Биоаналитическая </td><td> AB14043 </td><td> 1М, рН 8,0 </td></tr><tr><td> MgCl 2 </td><td> JT Baker </td><td> 2444-01 </td><td></td></tr><tr><td> BSA </td><td> Сигма </td><td> A9647 </td><td></td></tr><tr><td> Benzonase нуклеазы </td><td> Сигма </td><td> E1014 </td><td> Эндонуклеаза используется для удаления остатков ДНК из матрицы </td></tr></tbody></table>

procedure for lung engineering

Легкие ткани, в том числе рака легких и хронических заболеваний легких, таких как хроническая обструктивная болезнь легких, совокупно составляют около 280 тысяч смертей ежегодно, хроническая обструктивная болезнь легких в настоящее время является четвертой по значимости причиной смерти в США 1. Вклад в этом смертности является то, что легкие как правило, не ремонт или восстановление за микроскопических, клеточном уровне. Таким образом, легочной ткани, которая повреждена дегенерацией или инфекция, или легочной ткани, которая хирургически удаленных не является функционально заменил в естественных условиях. Чтобы выяснить, является ли легочной ткани могут быть созданы в лабораторных условиях, мы относились легкие от взрослых крыс с помощью процедуры, которая удаляет клеточные компоненты для производства легких бесклеточной внеклеточного матрикса эшафот. Это эшафот сохраняет иерархическую ветвящиеся структуры дыхательных путей и сосудистой сети, а также практически не тронутой базальной мембраны, в состав которого входят коллаген IV, ламинин и фибронектин. Строительные леса установлен в биореакторе, имитирующем важнейшие аспекты физиологии легких, таких как отрицательные вентиляции давления и пульсирующего сосудистой перфузии. По культивирования легочного эпителия и сосудистого эндотелия в биореакторе монтажа лесов, мы способны генерировать легочной ткани, которая фенотипически сопоставимы с нативной ткани легких и, что может принять участие в газообмене на короткие промежутки времени (45-120 минут). Эти результаты обнадеживают, и предполагают, что заселение легких матрица жизнеспособной стратегией для легких регенерации. Эта возможность предоставляет возможность не только работать в направлении увеличения поставок легких тканей для трансплантации, но и для изучения дыхательной клеточной и молекулярной биологии в пробирке в течение более длительного времени и в более точной микроокружения, чем ранее было возможно.

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

Procedure for Lung Engineering

Мы разработали легких decellularized внеклеточного матрикса и роман биомиметических биореактор, который может быть использован для создания функциональной ткани легкого. По посева клеток в матрице и культивирования в биореакторе, мы генерируем ткани, которая демонстрирует эффективный обмен газов при трансплантации в естественных условиях в течение коротких периодов времени.

Порядок легких инженерных

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

Производство биологически Производные инъекций Материалы для тканевой инженерии миокарда

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

Эластомерные PGS Строительные леса в Артериальная тканевой инженерии

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

Озвучка обработка волокна Electrospun для тканевой инженерии

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

Капиллярная сила Литография для сердечной тканевой инженерии

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

Инженерные 3D Cellularized Коллаген Гели для сосудистой регенерации ткани

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

Синтез кератина основе нановолокон для биомедицинской инженерии

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

Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Microfluidic подложке для инженерных васкуляризированной ткани и 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

Протокол для Decellularizing Cochleae мыши для внутреннего уха тканевая инженерия

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

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

Два метода для Decellularization растительных тканей для приложений, инженерия тканей

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor ...

Intra-cardiac Side-Firing Light Catheter for Monitoring Cellular Metabolism using Transmural Absorbance Spectroscopy of Perfused Mammalian Hearts

Внутрисердечная боковая стрельба Световой катетер для мониторинга клеточного метаболизма с помощью трансмуральной абсорбции спектроскопии Перфизуд млекопитающих сердец

Absorbance spectroscopy of cardiac muscle provides non-destructive assessment of cytosolic and mitochondrial oxygenation via myoglobin and cytochrome ...