Name: ex vivo mimicry of normal and abnormal human hematopoiesis
Uploaded: 2012-04-10T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ex vivo Mimicry of Normal and Abnormal Human Hematopoiesis at JoVE.com

Detta arbete har finansierats av Richard Thomas Leukemi fonden, Lady Tata Memorial Trust, Northwick Park Hospital Leukemi Research Trust Fund och National Institute of Health Research (NIHR), Storbritannien.

1. Scaffold Tillverkning och Bio-funktionalisering av byggnadsställningar <ol><li> Att tillverka PU ställningar (porstorlek 100-250 mm, porositet 90-95%) i form av Petri-skålen skivor använder termiskt inducerad fasseparation 13 processen genom att framställa en polymer-lösning (5 vikt-% i dioxan) följt av frysning och efterföljande Lösningsmedlet sublimering (figur 1A). </li><li> Skär ställningen disken i tärningar på 0,5 x 0,5 x 0,5 mm före beläggning med ECM-proteiner <str...

<ol>
	<li>Orkin, S., Zon, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hematopoiesis:+an+evolving+paradigm+for+stem+cell+biology.">Hematopoiesis: an evolving paradigm for stem cell biology.</a> Cell. 132, 631-644 (2008).</li><li>Spradling, A., Drummond-Barbosa, D., Kai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cells+find+their+niche.">Stem cells find their niche.</a> Nature. 414, 98-104 (2001).</li><li>Panoskaltsis, N., Mantalaris, A., Wu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+a+mimicry+of+bone+marrow+tissue+ex+vivo.">Engineering a mimicry of bone marrow tissue ex vivo.</a> J Biosci. Bioeng. 100, 28-35 (2005).</li><li>Lo Celso, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live-animal+tracking+of+individual+haematopoietic+stem/progenitor+cells+in+their+niche.">Live-animal tracking of individual haematopoietic stem/progenitor cells in their niche.</a> Nature. 457, 92-96 (2009).</li><li>Mantalaris, A., Bourne, P., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+of+human+osteoclasts+in+a+three-dimensional+bone+marrow+culture+system.">Production of human osteoclasts in a three-dimensional bone marrow culture system.</a> Biochem. Eng. J. 20, 189-196 (2004).</li><li>Placzek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stem+cell+bioprocessing:+fundamentals+and+principles.">Stem cell bioprocessing: fundamentals and principles.</a> J. R. Soc. Interface. 6, 209-232 (2009).</li><li>Dexter, T., Testa, N., Prescott, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods in Cell Biology. 14, 387-405 (1976).</li><li>Piacibello, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+growth+factor+requirement+of+primitive+cord+blood+hematopoietic+stem+cell+for+self-renewal+and+amplification+vs+proliferation+and+differentiation.">Differential growth factor requirement of primitive cord blood hematopoietic stem cell for self-renewal and amplification vs proliferation and differentiation.</a> Leukemia. 12, 718-727 (1998).</li><li>Yoshida, T., Takagi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+processing+engineering+for+ex+vivo+expansion+of+hematopoietic+cells:+a+review.">Cell processing engineering for ex vivo expansion of hematopoietic cells: a review.</a> Biochemical Engineering Journal. 20, 99-106 (2004).</li><li>Lim, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intelligent+bioprocessing+for+haemotopoietic+cell+cultures+using+monitoring+and+design+of+experiments.">Intelligent bioprocessing for haemotopoietic cell cultures using monitoring and design of experiments.</a> Biotechnol. Adv. 25, 353-368 (2007).</li><li>Mortera-Blanco, T., Mantalaris, A., Bismarck, A., Panoskaltsis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+a+three-dimensional+scaffold+for+ex+vivo+biomimicry+of+human+acute+myeloid+leukaemia.">The development of a three-dimensional scaffold for ex vivo biomimicry of human acute myeloid leukaemia.</a> Biomaterials. 31, 2243-2251 (2010).</li><li>Mortera-Blanco, T., Mantalaris, A., Bismarck, A., Aqel, N., Panoskaltsis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long-term+cytokine-free+expansion+of+cord+blood+mononuclear+cells+in+three-dimensional+scaffolds.">Long-term cytokine-free expansion of cord blood mononuclear cells in three-dimensional scaffolds.</a> Biomaterials. 32, 9263-9270 (2011).</li><li>Safinia, L., Datan, N., Hohse, M., Mantalaris, A., Bismarck, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+a+methodology+for+the+effective+surface+modification+of+porous+polymer+scaffolds.">Towards a methodology for the effective surface modification of porous polymer scaffolds.</a> Biomaterials. 26, 7537-7547 (2005).</li></ol>

Ex vivo 3D odlingssystemet som presenteras här ger oss möjlighet att skapa en 3D-biomimicry av hematopoes som rekapitulerar den ursprungliga BM arkitekturen och cellulära fenotyp oberoende av exogena cytokiner. 3D-modellen ger strukturen och mikromiljön som möjliggör normala och onormala hematopoietiska celler att proliferera under förhållanden som liknar de som påträffas in vivo. Valet av det polymera byggnadsställningsmaterial representeras ett kritiskt steg i ...

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of the reagent</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalogue No</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dioxan</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D20,186-3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>14190-094</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IMDM</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>12440-053</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ficoll-Paque</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>17-1440-02</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Streptomycin</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P4333</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MTS</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G3580</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde</td>
			<td>Fluka Biochemika</td>
			<td>49624</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wright-Giemsa</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>WG32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fetal bovine serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>10108-165</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD71</td>
			<td>Santa Cruz Biotechnology</td>
			<td>sc-32272</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A11001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD45-FITC</td>
			<td>BD Pharmigen</td>
			<td>74895</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD71-PE</td>
			<td>BD Pharmigen</td>
			<td>555537</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CD235a-PE-Cy5</td>
			<td>BD Pharmigen</td>
			<td>555570</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium azide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S-8032</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ex vivo mimicry of normal and abnormal human hematopoiesis

Hematopoietiska stamceller kräver en unik mikromiljö för att upprätthålla bildning blodkroppar 1; den benmärg (BM) är en komplex tredimensionell (3D) vävnad vari hematopoies regleras genom att spatialt anordnade cellulära mikromiljöer benämnd nischer 2-4. Organisationen av BM nischer är avgörande för funktionen eller dysfunktion av normal eller malign BM 5. Därför är en bättre förståelse för in vivo mikromiljön med hjälp av en ex vivo mimicry skulle hjälpa oss klarlägga molekylära, cellulära och microenvironmental bestämningsfaktorer leukemogenesis 6. För närvarande är hematopoetiska celler odlas in vitro i tvådimensionella (2D) vävnadsodlingskolvar per brunn-plattor 7 som kräver antingen samodling med allogena eller xenogena stromaceller eller tillsats av exogena cytokiner 8. Dessa betingelser är artificiella och skiljer sig från in vivo- </em&gt; mikromiljö genom att de saknar 3D cellulära nischer och utsätta cellerna för onormalt höga cytokiner koncentrationer som kan resultera i differentiering och förlust av pluripotens 9,10. Häri presenterar vi ett nytt 3D-ben-systemet benmärg kultur som simulerar in vivo 3D tillväxt miljön och stöder multilinjär hematopoes i avsaknad av exogena tillväxtfaktorer. Det mycket porösa byggnadsställning som används i detta system tillverkat av polyuretan (PU), underlättar hög densitet celltillväxt över en högre specifik ytarea än den konventionella monolagerkultur i 2D 11. Vårt arbete har visat att denna modell stöds av tillväxten av humant navelsträngsblod (CB) mononukleära celler (MNC) 12 och primära leukemiceller i frånvaro av exogena cytokiner. Denna nya 3D mimicry ger en livskraftig plattform för utveckling av en människa experimentell modell för att studera hematopoes och att utforska nya behandlingar för leukemi.

Watch this Scientific Journal Video about Ex vivo Mimicry of Normal and Abnormal Human Hematopoiesis at JoVE.com

Ex vivo Mimicry of Normal and Abnormal Human Hematopoiesis

En 3D-odlingssystem för hematopoies beskrivs med humant navelsträngsblod och leukemiska benmärgsceller. Metoden baseras på användningen av en porös syntetisk polyuretan byggnadsställning belagd med extracellulära matrisproteiner. Detta ställningen är anpassningsbar för att rymma en mängd olika celler.

Ex vivo Mimicry den normala respektive onormala mänskliga Hematopoiesis

Hematopoietic stem cells require a unique microenvironment in order to sustain blood cell formation1; the bone marrow (BM) is a complex three-dimensional ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Ex vivo Mimicry of Normal and Abnormal Human Hematopoiesis

The Three-Dimensional Human Skin Reconstruct Model: a Tool to Study Normal  Skin and Melanoma Progression

Den tredimensionella human hud Rekonstruera Modell: ett verktyg för att studera normal hud och melanom Progression

Most in vitro studies in experimental skin biology have been done in 2-dimensional (2D) monocultures, while accumulating evidence suggests that cells ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design av en cyklisk tryck Bioreaktor för Ex vivo Studie av Aorta hjärtklaffar

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Environmentally-controlled Microtensile Testing of Mechanically-adaptive Polymer Nanocomposites for ex vivo Characterization

Miljömässigt-kontrollerad Microtensile Test av Mekaniskt adaptiva Polymer Nanokompositer för<em&gt; Ex vivo</em&gt; Karakterisering

Implantable microdevices are gaining significant attention for several biomedical applications1-4. Such devices have been made from a range of materials, ...

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Determination of the Transport Rate of Xenobiotics and Nanomaterials Across the Placenta using the ex vivo Human Placental Perfusion Model

Fastställande av transport Andel Xenobiotika och nanomaterial igenom moderkakan med<em&gt; Ex vivo</em&gt; Human placentaperfusionen Model

Decades ago the human placenta was thought to be an impenetrable barrier between mother and unborn child. However, the discovery of thalidomide-induced ...

Imaging Denatured Collagen Strands In vivo and Ex vivo via Photo-triggered Hybridization of Caged Collagen Mimetic Peptides

Imaging Denatured Collagen Strands In vivo and Ex vivo via Photo-triggered Hybridization of Caged Collagen Mimetic Peptides

Imaging Denaturerat Kollagen Strands<em&gt; In vivo</em&gt; Och<em&gt; Ex vivo</em&gt; Via Foto-utlöst Hybridisering av Caged Collagen Mimetic peptider

Collagen is a major structural component of the extracellular matrix that supports tissue formation and maintenance. Although collagen remodeling is an ...

A New Ex Vivo Model for the Evaluation of Endoscopic Submucosal Injection Material Performance

A New Ex Vivo Model for the Evaluation of Endoscopic Submucosal Injection Material Performance

En ny Ex Vivo -modell för utvärdering av endoskopisk submukosala injektion Material prestanda

Increasing the performance of submucosal injection materials (SIMs) is important for endoscopic therapy of early gastrointestinal cancer. It is essential ...

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functional Connectivity of the Human Brain using Optical Diffuse Correlation Spectroscopy

Cerebral blodflöde-baserade vilotillstånd funktionell anslutning av den mänskliga hjärnan med optisk diffus korrelation spektroskopi

To obtain a comprehensive understanding of the human brain, utilization of cerebral blood flow (CBF) as a source of contrast is desired because it is a ...

Simultaneous Brightfield, Fluorescence, and Optical Coherence Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

Simultaneous Brightfield, Fluorescence, and Optical Coherence Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

Samtidig Brightfield, Fluorescens och optisk koherens Tomographic Imaging of Contracting Cardiac Trabeculae Ex Vivo

In cardiac muscle, intracellular Ca2+ transients activate contractile myofilaments, causing contraction, macroscopic shortening, and ...

All-optical Mechanobiology Interrogation of Yes-associated Protein in Human Cancer and Normal Cells using a Multi-functional System

Helt optisk mekanobiologi Förhör av ja-associerat protein i mänskliga cancer och normala celler med hjälp av ett multifunktionellt system

Long-term multi-functional imaging and analysis of live cells require streamlined, functional coordination of various hardware and software platforms. ...

Label-Free SERS Analysis: Au@Carbon Dot Nanoprobes for Molecular Fingerprinting

Label-Free Surface-Enhanced Raman Scattering Bioanalysis Based on Au@Carbon Dot Nanoprobes

Advancing SERS Technology: Au@Carbon Dot Nanoprobes for Label-Free Analysis and Imaging (Video) | JoVE

Etikettfri ytförbättrad Raman-spridningsbioanalys baserad på Au@Carbon punktnanoprober

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) technology has attracted more and more attention in the biomedical field due to its ability to provide molecular ...