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

Författarna vill tacka Yabin Wu för odling av vävnader som presenteras i figur 2, var bilden tagits av Bart van Overbeeke. Arbetet stöds ekonomiskt av SenterNovem, bevilja ISO 42022.

1. Kultur av murina celler myoblast progenitorceller eller C2C12-celler <ol><li> Isolera celler enligt protokollet som ursprungligen publicerades av Shefer och kollegor 10 och senare anpassas av Collins et al. 11 och Boonen et al. 12 och lagra dem i flytande kväve. Detta kräver möss, t.ex. C57BL / 6. Alternativa metoder används i andra laboratorier, t.ex. en metod publicerad i Journal of visualiseras experiment av Li Y et al. 13.</s...

<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>

Den konstruktion av muskelvävnad har stor potential för användning som en sjukdom modell för läkemedelsscreening i regenerativ medicin och för köttproduktion. Men kraven för dessa applikationer varierar. Vi valde att arbeta med en kombination av kollagen och Matrigel, eftersom kollagen möjliggör celljustering och eftersom myoblast progenitorceller kräver närvaro av källare härledda membranproteinerna som bestämts i tidigare studier 2D 12. Dessutom har fibringeler testats i vårt laboratorium oc...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namnet av reagenset </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (tillval) </td></tr><tr><td> Matrigel-tillväxtfaktor minskade </td><td> Beckton Dickinson och </td><td></td><td></td></tr><tr><td> DMEM (hög glukos) * </td><td> Gibco </td><td> 42.430 </td><td></td></tr><tr><td> Avancerad DMEM </td><td> Gibco </td><td> 12.491 </td><td></td></tr><tr><td> Hästserum </td><td> Gibco </td><td> 65050-122 </td><td></td></tr><tr><td> Fetalt bovint serum </td><td> Greiner </td><td> 758.075 </td><td></td></tr><tr><td> 0,45 och 0,22 um sprutfilter * </td><td> Whatmann (Schleicher och 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> Inkluderar odlingskolvar och pipetter </td></tr><tr><td> Kycklingembryo extrakt </td><td> USA Biologisk </td><td> C3999 </td><td></td></tr><tr><td> Pasteurpipett * </td><td> Hilgenberg </td><td></td><td> Pasteur pipetter, med förträngningar, med bomull, öppen spets L: 230 mm med spets diameter på 0,9 - 1,1 mm </td></tr><tr><td> Pasteurpipett * </td><td> Hilgenberg </td><td></td><td> Pasteur pipetter, med förträngningar, med bomull, öppen spets L: 230 mm med spets diameter 1,4 - 1,6 mm </td></tr><tr><td> Pasteurpipett </td><td> VWR </td><td> 612-1702 </td><td></td></tr><tr><td> Kollagenas typ I* </td><td> Sigma </td><td> C0130-16 </td><td></td></tr><tr><td> 40 im cellfilter * </td><td> BD Falcon </td><td> 352.340 </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> Härdare </td><td> Dow Corning Corporation </td><td></td><td> Silastic MDX 4-4210 # </td></tr><tr><td> Kardborre </td><td> Vanlig butik </td><td></td><td> Du kan köpa det på en vanlig butik, använd endast mjuka sidan </td></tr><tr><td> Kollagen typ I, råttsvans </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-brunnars odlingsplattor för elektrisk stimulering </td><td> Beckton Dickinson-Falcon </td><td> BD Falcon # 353846 </td><td></td></tr><tr><td> C-Dish odlingsskål elektroder </td><td> Ionoptix </td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> * Behövs för isolering av celler (punkt 1.1) # Tillsammans i en sats </td></tr></tbody></table>

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

Engineered muskelvävnad kan användas för flera olika ändamål, som innefattar framställning av vävnader för användning som en sjukdom modell in vitro, t.ex. för att studera trycksår, för regenerativ medicin och som ett kött alternativ 1. De första rapporterade 3D ​​muskel konstruktioner har gjorts för många år sedan och pionjärer på området är Vandenburgh och kollegor 2,3. Framstegen i muskelvävnad teknik är inte bara ett resultat av den stora vinsten i kunskap om biokemiska faktorer, stamceller och progenitorceller, men är framför allt baserade på insikter av forskare som fysiska faktorer spelar viktiga roller i kontrollen av cellens beteende och vävnadsutveckling. State-of-the-art konstruerade muskel konstruerar för närvarande består av cell-befolkade hydrogel konstruktioner. I vårt labb dessa består i allmänhet av murina celler myoblast progenitorceller isolerade, från murina bakbenen muskler eller en murin myoblast cellinje C2C12, MIfixerad med en blandning av kollagen / Matrigel och ströks mellan två förankringspunkter, imitera muskeln ligament. Andra celler kan betraktas också, t.ex. alternativa cellinjer som L6 råtta myoblaster 4, neonatal muskel härledda progenitorceller 5, celler som härrör från vuxna muskelvävnad från andra arter såsom människa sex eller till och med inducerade pluripotenta stamceller (iPS-celler) 7 . Cell kontraktilitet orsakar inriktning av cellerna längs den långa axeln av konstruktionen 8,9 och differentiering av muskelceller progenitorceller efter ungefär en vecka av odling. Dessutom kan tillämpningen av elektrisk stimulering förbättra processen av differentiering i viss mån 8. På grund av sin begränsade storlek (8 x 2 x 0,5 mm) kan hela vävnaden analyseras med hjälp konfokalmikroskopi för att övervaka t.ex. lönsamhet, differentiering och celljustering. Beroende på den specifika tillämpningen kraven för engineeröd muskelvävnad varierar, t.ex. användning för regenerativ medicin kräver upp skalning av vävnad storlek och vaskularisering, medan att fungera som en kött alternativ översättning till andra arter är nödvändiga.

Slutprodukten blir muskel konstruktioner såsom visas i fig 3. Storleken av vävnaden kommer att vara cirka 8 mm långa, 2 mm bred och 0,5 mm tjock. Elektrisk stimulering under differentiering kommer att förändra uttrycket av myosin tung kedja isoformer, men inte i hög grad öka differentiering processen som induceras av differentiering mediet 8, men elektrisk stimulering kan även appliceras vid slutet av processen för att kontrollera funktionaliteten hos muskeln eftersom en muskel med fullt utveck...

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

Konstruerad muskelvävnad har stor potential i regenerativ medicin, som sjukdomsmodell och även som en alternativ källa för kött. Här beskriver vi konstruktion av en muskel konstruktion, i detta fall från stamceller mus myoblast celler, och stimulering av elektriska pulser.

Engineering Skelettmuskulatur Vävnader från murinceller myoblast progenitorceller och tillämpning 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

Tillverkning av mikro-vävnader med hjälp av moduler av kollagen gel som innehåller celler

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 fibrinbaserade Tissue konstruktioner från Myofibroblaster och tillämpning av begränsningar och påfrestningar för att inducera cell-och kollagen (om) organisering

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

Electrospun Fibrer Byggnadsställningar av poly (glycerol-dodecanedioate) för Engineering neurala vävnader från mus embryonala 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

Mätning av Högsta Isometrisk kraft som genereras av permeabiliserade Skelett muskelfibrer

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

Cardiac Muscle Cell Based Actuator och självstabiliserande 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

Cardiac Muscle Cell-baserad Actuator och självstabiliserande 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

Simuleras Bioprinting för Engineering vaskulariserad vävnad och 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

Två metoder för Decellularization av växt vävnader för Tissue Engineering program

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

Samtidiga elektrisk och mekanisk stimulering att öka cellernas Cardiomyogenic Potential

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

Konstruktion och användning av en elektrisk stimulering kammare för att förbättra osteogent differentiering i mesenkymala stamceller/stromaceller In Vitro

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