Name: engineering skeletal muscle tissues from murine myoblast progenitor cells and application of electrical stimulation
Uploaded: 2013-03-19T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation at JoVE.com

Forfatterne ønsker å takke Yabin Wu for dyrking vev som presenteres i figur 2, ble bildet tatt av Bart van Overbeeke. Arbeidet ble støttet av SenterNovem, gi ISO 42022.

1. Culture of Murine Myoblast stamceller eller C2C12 Cells <ol><li> Isoler cellene i henhold til protokollen opprinnelig publisert av Shefer og kolleger 10 og senere tilpasset av Collins et al. 11 og Boonen mfl.. 12 og lagrer disse i flytende nitrogen. Dette krever mus, f.eks C57BL / 6. Alternative metoder blir brukt i andre laboratorier, for eksempel en metode publisert i Journal of visualisert Experiments av Li Y et al. 13. For ...

<ol>
	<li>Langelaan, M. L. P., Boonen, K. J. M., Polak, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meet+the+new+meat:+tissue+engineered+skeletal+muscle.">Meet the new meat: tissue engineered skeletal muscle.</a> Trends Food Sci. Tech. 21 (2), 59-66 (2010).</li><li>Shansky, J., Chromiak, J., Tatto, M., Vandenburgh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simplified+method+for+tissue+engineering+skeletal+muscle+organoids+in+vitro.">A simplified method for tissue engineering skeletal muscle organoids in vitro.</a> In Vitro Cell Dev. Biol. Animal. 33 (9), 659-661 (1997).</li><li>Vandenburgh, H., Del Tatto, M., Shansky, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-engineered+skeletal+muscle+organoids+for+reversible+gene+therapy.">Tissue-engineered skeletal muscle organoids for reversible gene therapy.</a> Hum. Gene Ther. 7 (17), 2195-2200 (1996).</li><li>Yaffe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retention+of+differentiation+potentialities+during+prolonged+cultivation+of+myogenic+cells.">Retention of differentiation potentialities during prolonged cultivation of myogenic cells.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 61 (2), 477-483 (1968).</li><li>Rando, T. A., Blau, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+mouse+myoblast+purification,+characterization,+and+transplantation+for+cell-mediated+gene+therapy.">Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy.</a> J. Cell Biol. 125 (6), 1275-1287 (1994).</li><li>Koning, M., Werker, P. M. N., vander Schaft, D. W. J., Bank, R. A., Harmsen, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MicroRNA-1+and+MicroRNA-206+Improve+Differentiation+Potential+of+Human+Satellite+Cells:+A+Novel+Approach+for+Tissue+Engineering+of+Skeletal+Muscle.">MicroRNA-1 and MicroRNA-206 Improve Differentiation Potential of Human Satellite Cells: A Novel Approach for Tissue Engineering of Skeletal Muscle.</a> Tissue Eng. Part A. , (2011).</li><li>Darabi, R., Pan, W., Bosnakovski, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+myogenic+engraftment+from+mouse+iPS+cells.">Functional myogenic engraftment from mouse iPS cells.</a> Stem Cell Rev. 7 (4), 948-957 (2011).</li><li>Langelaan, M. L. P., Boonen, K. J. M., Rosaria-Chak, K. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+maturation+by+electrical+stimulation:+Differences+in+response+between+C2C12+and+primary+muscle+progenitor+cells.">Advanced maturation by electrical stimulation: Differences in response between C2C12 and primary muscle progenitor cells.</a> J. Tissue Eng. Regen. Med. 5 (7), 529-539 (2011).</li><li>van der Schaft, D., van Spreeuwel, A. C., van Assen, H. C., Baaijens, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanoregulation+of+vascularization+in+aligned+tissue+engineered+muscle;+a+role+for+VEGF.">Mechanoregulation of vascularization in aligned tissue engineered muscle; a role for VEGF.</a> Tissue Eng. Part A. , (2011).</li><li>Shefer, G., Wleklinski-Lee, M., Yablonka-Reuveni, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Skeletal+muscle+satellite+cells+can+spontaneously+enter+an+alternative+mesenchymal+pathway.">Skeletal muscle satellite cells can spontaneously enter an alternative mesenchymal pathway.</a> J. Cell. Sci. 117 (Pt. 22), 5393-5404 (2004).</li><li>Collins, C. A., Olsen, I., Zammit, P. S., et al. <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+function,+self-renewal,+and+behavioral+heterogeneity+of+cells+from+the+adult+muscle+satellite+cell+niche.">Stem cell function, self-renewal, and behavioral heterogeneity of cells from the adult muscle satellite cell niche.</a> Cell. 122 (2), 289-301 (2005).</li><li>Boonen, K. J. M., Rosaria-Chak, K. Y., Baaijens, F. P. T., van der Schaft, D. W. J., Post, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Essential+environmental+cues+from+the+satellite+cell+niche:+optimizing+proliferation+and+differentiation.">Essential environmental cues from the satellite cell niche: optimizing proliferation and differentiation.</a> Am. J. Physiol. Cell Physiol. 296 (6), C1338-C1345 (2009).</li><li>Li, Y., Pan, H., Huard, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolating+Stem+Cells+from+Soft+Musculoskeletal+Tissues.">Isolating Stem Cells from Soft Musculoskeletal Tissues.</a> J. Vis. Exp. (41), e2011 (2010).</li><li>Boonen, K. J. M., Langelaan, M. L. P., Polak, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+a+combined+mechanical+stimulation+protocol:+Value+for+skeletal+muscle+tissue+engineering.">Effects of a combined mechanical stimulation protocol: Value for skeletal muscle tissue engineering.</a> J. Biomech. 43 (8), 1514-1521 (2010).</li><li>Gawlitta, D., Boonen, K. J. M., Oomens, C. W. J., Baaijens, F. P. T., Bouten, C. V. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+serum-free+culture+conditions+on+skeletal+muscle+differentiation+in+a+tissue-engineered+model.">The influence of serum-free culture conditions on skeletal muscle differentiation in a tissue-engineered model.</a> Tissue Eng. Part A. 14 (1), 161-171 (2008).</li><li>Koning, M., van Luijn, M., van der Schaft, D. W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+skeletal+muscle+formation+and+engraftment+In+vivo+is+independent+of+preconditioning+In+vitro+with+HUVEC.">Human skeletal muscle formation and engraftment In vivo is independent of preconditioning In vitro with HUVEC.</a> , (2013).</li><li>Levenberg, S., Rouwkema, J., Macdonald, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+vascularized+skeletal+muscle+tissue.">Engineering vascularized skeletal muscle tissue.</a> Nat. Biotechnol. 23 (7), 879-884 (2005).</li><li>Koffler, J., Kaufman-Francis, K., Yulia, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+vascular+organization+enhances+functional+integration+of+engineered+skeletal+muscle+grafts.">Improved vascular organization enhances functional integration of engineered skeletal muscle grafts.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (36), 14789-14794 (2011).</li></ol>

Prosjektering av muskel vev har et stort potensial for bruk som en sykdom modell, for narkotika screening, i regenerativ medisin og for kjøttproduksjon. Imidlertid kravene til disse applikasjonene varierer. Vi valgte å arbeide med en kombinasjon av kollagen og Matrigel, fordi kollagen tillater cellejustering og fordi myoblast stamceller krever tilstedeværelse av basalmembran avledet proteiner som bestemt i tidligere 2D studier 12. Videre har fibrin gels blitt testet i vårt laboratorium og synes ikke å st...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navnet på reagensen </td><td> Selskapet </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valgfritt) </td></tr><tr><td> Matrigel-vekstfaktor redusert </td><td> Beckton og Dickinson </td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM (høy glukose) * </td><td> Gibco </td><td> 42430 </td><td></td></tr><tr><td> Avansert DMEM </td><td> Gibco </td><td> 12491 </td><td></td></tr><tr><td> Hest serum </td><td> Gibco </td><td> 65050-122 </td><td></td></tr><tr><td> Føtalt bovint serum </td><td> Greiner </td><td> 758075 </td><td></td></tr><tr><td> 0,45 og 0,22 mikrometer sprøyte filter * </td><td> Whatmann (Schleicher og Scheull) </td><td> 10462100 </td><td></td></tr><tr><td> L-glutamin </td><td> Gibco </td><td> 25030024 </td><td></td></tr><tr&gt; <td> Penicillin / streptomycin </td><td> Gibco </td><td> 10378016 </td><td></td></tr><tr><td> Amfotericin </td><td> Gibco </td><td> 15290-018 </td><td></td></tr><tr><td> Kultur plast </td><td> Greiner </td><td></td><td> Inkluderer kultur kolber og pipetter </td></tr><tr><td> Kylling embryo ekstrakt </td><td> USA Biologisk </td><td> C3999 </td><td></td></tr><tr><td> Pasteur pipette * </td><td> Hilgenberg </td><td></td><td> Pasteur pipetter, med innsnevring, med bomull, åpen tips L: 230 mm med tips diameter på 0,9 - 1,1 mm </td></tr><tr><td> Pasteur pipette * </td><td> Hilgenberg </td><td></td><td> Pasteur pipetter, med innsnevring, med bomull, åpen tips L: 230 mm med tips diameter på 1,4 - 1,6 mm </td></tr><tr><td> Pasteur pipette </td><td> VWR </td><td> 612-1702 </td><td></td></tr><tr><td> Kollagenase type I* </td><td> Sigma </td><td> C0130-16 </td><td></td></tr><tr><td> 40 mikrometer celle sil * </td><td> BD Falcon </td><td> 352340 </td><td></td></tr><tr><td> 19G nål </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Elastomer </td><td> Dow Corning Corporation </td><td> 3097358-1004 </td><td> Silastic MDX 4-4210 # </td></tr><tr><td> Herder </td><td> Dow Corning Corporation </td><td></td><td> Silastic MDX 4-4210 # </td></tr><tr><td> Borrelås </td><td> Vanlig butikk </td><td></td><td> Du kan kjøpe dette på en vanlig butikk, bare bruke den myke siden </td></tr><tr><td> Kollagen type I, rotte hale </td><td> BD Biosciences </td><td> 3544236 </td><td></td></tr><tr><td> C-Pace EP Kultur Pacer </td><td> Ionoptix </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 6-vel kultur retter for elektrisk stimulering </td><td> Beckton Dickinson-Falcon </td><td> BD Falcon # 353846 </td><td></td></tr><tr><td> C-Dish kultur parabolen elektroder </td><td> Ionoptix </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> * Trengs for isolering av celler (punkt 1.1) # Sammen i ett sett </td></tr></tbody></table>

engineering skeletal muscle tissues from murine myoblast progenitor cells and application of electrical stimulation

Konstruert muskelvev kan brukes for flere forskjellige formål, som omfatter produksjon av vev for anvendelse som en sykdom modell i vitro, for eksempel for å studere trykksår, for regenerativ medisin og som en kjøtt alternativ 1. De første rapporterte 3D muskel konstruerer har blitt gjort for mange år siden og pionerer i feltet er Vandenburgh og kolleger 2,3. Fremskritt gjort i muskelvev engineering er ikke bare et resultat av den enorme gevinsten i kunnskap om biokjemiske faktorer, stamceller og stamceller, men er spesielt basert på innsikter fått av forskere at fysiske faktorer spiller viktige roller i kontrollen av celle atferd og vev utvikling. State-of-the-art utviklet muskel konstruerer består i dag av celle-befolkede hydrogel konstruksjoner. I vårt laboratorium disse består vanligvis av murine myoblast stamceller isolert fra murine hind lem muskler eller en murine myoblast cellelinje C2C12, mifestes med en blanding av kollagen / Matrigel og belagt mellom to forankringspunkter, etterligne muskel leddbånd. Andre celler kan betraktes som godt, f.eks alternative cellelinjer som L6 rotte myoblasts 4, neonatal muskel stammer progenitorceller 5, celler avledet fra voksne muskel vev fra andre arter som menneske 6 eller indusert pluripotent stamceller (iPS-celler) 7 . Cell kontraktilitet fører justering av celler langs den lange aksen av konstruksjonen 8,9 og differensiering av muskel stamceller etter ca en uke av kultur. Dessuten kan anvendelsen av elektrisk stimulering forbedre prosessen med differensiering til en viss grad 8. På grunn av sin begrensede størrelse (8 x 2 x 0,5 mm) den komplette vev kan bli analysert ved hjelp av konfokal mikroskopi å overvåke f.eks levedyktighet, differensiering og cellejustering. Avhengig av den spesifikke applikasjonen kravene til engineerød muskelvev vil variere, f.eks bruk for regenerativ medisin krever oppskalering av vev størrelse og vaskularisering, mens for å tjene som en kjøtt alternativ oversettelse til andre arter er nødvendig.

Sluttproduktet vil være muskel konstruerer som angitt i figur 3.. Størrelsen på vevet vil bli ca 8 mm lange, 2 mm brede og 0,5 mm tykke. Elektrisk stimulering under differensiering vil endre ekspresjonen av myosin tungkjede isoformer, men ikke i stor grad forbedre differensiering prosessen som indusert ved differensieringen medium 8, men elektrisk stimulering kan også påføres ved slutten av prosessen for å sjekke for funksjonalitet av muskelen , fordi en muskel med fullt utviklede sarcomeres vil ...

Watch this Scientific Journal Video about Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation at JoVE.com

Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation

Engineered muskelvev har stort potensial i regenerativ medisin, som sykdom modell og også som en alternativ kilde for kjøtt. Her beskriver vi prosjektering av en muskel konstruere, i dette tilfellet fra mus myoblast stamceller og overstimulering av elektriske pulser.

Engineering skjelettmuskulatur vev fra Murine Myoblast stamceller og anvendelse av elektrisk stimulering

Engineered muscle tissues can be used for several different purposes, which include the production of tissues for use as a disease model in vitro, e.g. to ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication of Micro-tissues using Modules of Collagen Gel Containing Cells

This protocol describes the fabrication of a type of micro-tissues called modules.  The module approach generates uniform, scalable and vascularized ...

Engineering Fibrin-based Tissue Constructs from Myofibroblasts and Application of Constraints and Strain to Induce Cell and Collagen Reorganization

Engineering Fibrin-baserte Tissue konstruerer fra myofibroblasts og anvendelse av restriksjoner og belastning å bevege Cell og kollagen (Re) Organisasjon

Collagen content and organization in developing collagenous tissues can be influenced by local tissue strains and tissue constraint. Tissue engineers aim ...

Electrospun Fibrous Scaffolds of Poly(glycerol-dodecanedioate) for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Electrospun Fibrous Scaffolds of Polyglycerol-dodecanedioate for Engineering Neural Tissues From Mouse Embryonic Stem Cells

Elektrospunnede Fibrøst Stillaser av Poly (glyserol-dodecanedioate) for Ingeniør nervevev Fra Mus embryonale stamceller

For tissue engineering applications, the preparation of biodegradable and biocompatible scaffolds is the most desirable but challenging task. &#160;Among ...

Measurement of Maximum Isometric Force Generated by Permeabilized Skeletal Muscle Fibers

Måling av maksimal isometrisk Force generert av permeabilized skjelettmuskulatur Fibers

Analysis of the contractile properties of chemically skinned, or permeabilized, skeletal muscle fibers offers a powerful means by which to assess muscle ...

Cardiac Muscle-cell Based Actuator and Self-stabilizing Biorobot - PART 1

Kardial muskelcellebasert aktuator og selvstabiliserende biorobot - DEL 1

Biological machines often referred to as biorobots, are living cell- or tissue-based devices that are powered solely by the contractile activity of living ...

Cardiac Muscle Cell-based Actuator and Self-stabilizing Biorobot - Part 2

Kardial muskelcellebasert aktuator og selvstabiliserende biorobot - del 2

In recent years, hybrid devices that consist of a living cell or tissue component integrated with a synthetic mechanical backbone have been developed. ...

Microfluidic Bioprinting for Engineering Vascularized Tissues and Organoids

Microfluidic Bioprinting for utvikling Stangeriaceae vev og Organoids

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

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

To metoder for Decellularization av anlegget vev for Tissue Engineering programmer

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

Simultaneous Electrical and Mechanical Stimulation to Enhance Cells' Cardiomyogenic Potential

Samtidige elektro og mekanisk stimulering å øke cellenes Cardiomyogenic potensial

Cardiovascular diseases are the leading cause of death in developed countries. Consequently, the demand for effective cardiac cell therapies has motivated ...

Construction and Use of an Electrical Stimulation Chamber for Enhancing Osteogenic Differentiation in Mesenchymal Stem/Stromal Cells In Vitro

Bygging og bruk av en elektrisk stimulering kammer for å styrke Osteogenic differensiering i Mesenchymal Stem/Stromal celler i Vitro

Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have been used extensively to promote bone healing in tissue engineering approaches. Electrical stimulation (EStim) ...