Name: ultrasound-guided intracardiac injection of human mesenchymal stem cells to increase homing to the intestine for use in murine models of experimental inflammatory bowel diseases
Uploaded: 2017-09-01T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ultrasound-guided Intracardiac Injection of Human Mesenchymal Stem Cells to Increase Homing to the Intestine for Use in Murine Models of Experimental Inflamma

Maneesh Dave wird vom US-Verteidigungsministerium Grant PR141774 und der Morbus Crohn und Colitis Foundation of America Career Development Award unterstützt. Das Labor von Fabio Cominelli stützt sich auf NIH DK042191 (FC), DK055812 (FC), DK091222 (FC) und DK07948 (F.C.) gewährt. Das Labor von Arnold Caplan wird teilweise von David L. und E. Virginia Baldwin Foundation unterstützt. Förderinstitutionen hatte keine Rolle bei der Analyse der Studie oder Schreiben des Manuskripts. Deren Inhalt sind ausschließlich in der Verantwortung der Autoren.

alle Mäuse Experimente und Verfahren in der Studie wurden von der Case Western Reserve University genehmigt &#39; s institutionelle Animal Care und Use Committee. Die Verfahren wurden im Verein zur Bewertung durchgeführt und Akkreditierung von Laboratory Animal Care (AAALAC) akkreditierten Einrichtung. Der BM war unter einer Universität Krankenhäuser Institutional Review Board genehmigt Protokoll in der Stammzellen-Kern-Anlage an der Case Western Reserve University nach Einwilligung aspiriert.
<p class="jove_tit...

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	<li>Duijvestein, 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=Pretreatment+with+interferon-gamma+enhances+the+therapeutic+activity+of+mesenchymal+stromal+cells+in+animal+models+of+colitis.">Pretreatment with interferon-gamma enhances the therapeutic activity of mesenchymal stromal cells in animal models of colitis.</a> Stem Cells. 29 (10), 1549-1558 (2011).</li><li>Sala, E., 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=Mesenchymal+Stem+Cells+Reduce+Colitis+in+Mice+via+Release+of+TSG6,+Independently+of+Their+Localization+to+the+Intestine.">Mesenchymal Stem Cells Reduce Colitis in Mice via Release of TSG6, Independently of Their Localization to the Intestine.</a> Gastroenterology. 149 (1), 163-176 (2015).</li><li>Gonzalez, M. A., Gonzalez-Rey, E., Rico, L., Buscher, D., Delgado, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adipose-derived+mesenchymal+stem+cells+alleviate+experimental+colitis+by+inhibiting+inflammatory+and+autoimmune+responses.">Adipose-derived mesenchymal stem cells alleviate experimental colitis by inhibiting inflammatory and autoimmune responses.</a> Gastroenterology. 136 (3), 978-989 (2009).</li><li>Dave, 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=Stem+cells+for+murine+interstitial+cells+of+cajal+suppress+cellular+immunity+and+colitis+via+prostaglandin+e2+secretion.">Stem cells for murine interstitial cells of cajal suppress cellular immunity and colitis via prostaglandin e2 secretion.</a> Gastroenterology. 148 (5), 978-990 (2015).</li><li>Manieri, N. A., 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=Mucosally+transplanted+mesenchymal+stem+cells+stimulate+intestinal+healing+by+promoting+angiogenesis.">Mucosally transplanted mesenchymal stem cells stimulate intestinal healing by promoting angiogenesis.</a> J. Clin. Invest. 125 (9), 3606-3618 (2015).</li><li>Kontoyiannis, D., Pasparakis, M., Pizarro, T. T., Cominelli, F., Kollias, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+on/off+regulation+of+TNF+biosynthesis+in+mice+lacking+TNF+AU-rich+elements:+implications+for+joint+and+gut-associated+immunopathologies.">Impaired on/off regulation of TNF biosynthesis in mice lacking TNF AU-rich elements: implications for joint and gut-associated immunopathologies.</a> Immunity. 10 (3), 387-398 (1999).</li><li>Abraham, C., Cho, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammatory+bowel+disease.">Inflammatory bowel disease.</a> N. Engl. J. Med. 361 (21), 2066-2078 (2009).</li><li>Dave, M., Papadakis, K. A., Faubion, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunology+of+inflammatory+bowel+disease+and+molecular+targets+for+biologics.">Immunology of inflammatory bowel disease and molecular targets for biologics.</a> Gastroenterol. Clin. 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T., 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=SAMP1/YitFc+mouse+strain:+a+spontaneous+model+of+Crohn's+disease-like+ileitis.">SAMP1/YitFc mouse strain: a spontaneous model of Crohn's disease-like ileitis.</a> Inflamm. Bowel Dis. 17 (12), 2566-2584 (2011).</li><li>Lennon, D. P., Caplan, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+of+human+marrow-derived+mesenchymal+stem+cells.">Isolation of human marrow-derived mesenchymal stem cells.</a> Exp. 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Pharmacol. Exp. Ther. 326 (2), 523-531 (2008).</li><li>Kodani, T., 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=Flexible+colonoscopy+in+mice+to+evaluate+the+severity+of+colitis+and+colorectal+tumors+using+a+validated+endoscopic+scoring+system.">Flexible colonoscopy in mice to evaluate the severity of colitis and colorectal tumors using a validated endoscopic scoring system.</a> J. Vis. Exp. (80), e50843 (2013).</li></ol>

Diese Studie beschreibt eine neue Technik für die Ultraschall-geführte intrakardiale Injektion von hMSCs in einem kleinen Darm Mausmodell der experimentellen CD. Diese Technik hat sehr hohe Rate des Überlebens und Erfolg, da die Flugbahn der Nadel basierend auf Echtzeit-, hochauflösende Bilder des linken Ventrikels Maus, bereitgestellt durch den Ultraschall angepasst werden kann. Der Vorteil der Lieferung an die linke Herzkammer ist, dass hMSCs dann Intra arterially verteilt und venösen Kreislauf, wodurch die Aggreg...

Morbus Crohn (CD) ist eine häufig chronisch-entzündliche Erkrankung des dünn- und Dickdarm und wird gedacht, um daraus eine unangemessene Reaktion des Immunsystems Host auf Darm Mikroben7,8. Jüngste Studien haben gezeigt, dass sowohl menschliche als auch murinen mesenchymaler Stammzellen (MSCs) Entzündung Mausmodellen Darmentzündung1,3,4,5unterdrücken können. Es gibt mehrere laufende klinische Studien, mit denen menschliche MSCs abgeleitet aus Knochenmark oder Fettgewebe zur Behandlung von Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (IBD), die CD9umfasst. Zwei Routen für MSC-Therapie in diesen klinischen Studien verwendet wurden: eine beinhaltet die systemische Infusion (z.B. intravenös) von MSCs luminalen IBD (inkl. CD), und der andere umfasst die lokalisierte Anwendung/Injektion von Stammzellen in die Fistel von Patienten mit perianale CD-Darm-Trakt. In einer aktuellen Meta-Analyse der MSC-Therapie für IBD, systemische (z.B. intravenös) MSC Therapie für luminalen IBD (inkl. CD) war wirksam in bis zu 40 % (95 % CI: 7-79 %) der Patienten, während die Wirksamkeit viel höher, bei 61 war % (95 % CI: 36-85 %), wenn die MSCs die erkrankten CD Fistel9wurden lokal injiziert werden. Eine jüngste Phase-III-Multicenter randomisierte Placebo-kontrollierte Studie von allogenen Fettgewebe Stammzellen direkt in die perianale Fistel CD Patienten statistisch signifikante klinische und radiologische Anzeichen von perianale Fisteln heilen injiziert, die Ergebnisse der Meta-Analyse10erhärten. Die Gründe für die geringe Wirksamkeit der MSC Therapie intravenös für luminalen CD wurde nicht ausreichend untersucht, aber möglicherweise ein Grund der unzureichenden Homing von MSCs an den Ort der Entzündung. Modelle von Kolon Entzündung murine Studien haben gezeigt, dass nur ein kleiner Prozentsatz der MSCs (1-5 %) intravenös injiziert erreichen den entzündeten Darm; die restlichen MSCs durch die Lungen (First-Pass-Effekt)1,2 gefiltert werden ,5,11,12. Mehreren murinen Studien haben daher die intraperitoneale Route (i.p.) für MSC Verwaltung in Tiermodellen der Kolitis4verwendet. Sie haben jedoch auch gezeigt, dass nur ein kleiner Bruchteil der Zellen zu erreichen und weiterhin den Doppelpunkt und, dass die Wirksamkeit auf die Sekretion von löslichen parakrine Faktoren wie Tumor-Nekrose-Faktor-induzierbaren Gen 6 Protein (TSG-6)2. Der MSC-Mechanismus der Immunsuppression und Heilung beinhaltet einen mehrgleisige Ansatz, parakrine; Zelle Nähe-unabhängige Faktoren wie TSG-6; und Zell-Nähe-abhängige Faktoren wie programmiert Tod-Liganden 1 (PD-L1); oder gezackt 1. Daher kann erhöhte Wirksamkeit9,13MSC Lokalisierung auf der Website der Entzündung führen. In der Tat zeigte eine kürzlich durchgeführte Studie, dass MSCs direkt auf dem Gelände des Kolon Verletzungen implantiert Heilung durch Sekretion Förderung der Angiogenese vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) führte. Auf der anderen Seite wurde eine minimale heilende Wirkung nach intravenöser Injektion5festgestellt. Um ihre Lokalisierung auf der Website der Entzündung (d. h. den Dünndarm in SAMP Mäuse) zu erhöhen, wurde diese Ultraschall-geführte intrakardialen Injektionstechnik für MSC-Verwaltung in die linke Herzkammer entwickelt. Bildgestützte Einspritzung sorgt für eine präzise Einspritzung, die führt zu einer höheren Erfolgsquote und sank auf Morbidität und Sterblichkeit. Darüber hinaus liefert sie die Injektion von MSCs in die linke Herzkammer an arteriellen Kreislauf, wo sie die entzündeten Dünndarm erreichen kann, bevor er gefangen in der Lunge.
In dieser Studie wurden menschliche Knochenmark stammenden MSCs (hMSCs) für die Injektion in die SAMP-1/YitFc (SAMP) Mausmodell CD14verwendet. SAMP ist ein gut charakterisierten spontane Mausmodell der chronischen Entzündung, der klein-Darm-Entzündung mit fast 100 % Penetranz14entwickelt. Die Entzündung entwickelt sich in Reaktion auf die Mikroflora in Ermangelung jeglicher chemischen, immunologischen oder genetische Manipulation und ähnelt menschlichen CD11. Geschlecht und Alter abgestimmt Entzündung-freie AKR/J (AKR) Mäuse, die Kindersicherung Mäuse von SAMP, wurden in dieser Studie verwendet.
Die hMSCs wurden isoliert und im Labor aus dem Knochenmark (BM) Proben aus normalen, nicht identifizierte Spender nach Einwilligung validiert und zuvor Protokolle15,16 veröffentlichtenerweitert. Nach der Isolierung und Expansion, die MSC-Fähigkeit in osteogene, adipogenen und Chondrogenic Differenzierung wurde durch mehrere Tests15im Labor ausgewertet. Osteogene funktionelle Assays erfolgte durch Implantation von keramischen Würfel von Hydroxylapatit/Tricalcium-Phosphat-Matrix mit hMSCs subkutan in immungeschwächten CB17-Prkdc SCID Mäuse17. Der Cube-Test weist Osteogenesis und werden potenzielle und gilt als den ultimativen Test für die Bewertung der einzelnen MSC Vorbereitungen17. Um hMSCs in Vivo nach der Injektion zu visualisieren, wurde Lentivirus verwendet, um hMSCs mit dreifach Reporter Genkonstrukt transduzieren, der Firefly Luciferase (fl), Monomeren rot fluoreszierenden Proteins (mRFP) und Herpes-Simplex-Virus Thymidin-Kinase (Ttk besteht ), angetrieben durch eine modifizierte myeloproliferative Sarkom-Virus (Mnd) Projektträger18. Die Firefly Luciferase in der dreifachen Reporter ist ein Enzym, dass Coverts injizierten Luciferin zu Oxyluciferin in hMSCs und Photonen/Weißlicht erzeugt. Dies wird durch die sensible – Coupled Ladegerät (CCD) Kamera (Biolumineszenz) in einem in Vivo optical imaging-System, ermöglicht die Visualisierung von live hMSCs bei Mäusen erkannt. Biolumineszenz imaging (BLI) ist eine sensible Technik, die serienmäßig für die Verfolgung von Zellen und für die ex-Vivo -Analyse verwendet werden kann. Die Verwendung eines starken Mnd-Promotors treibt den kontinuierlichen Ausdruck das Genkonstrukt triple Fusion Reporter und ermöglicht die Darstellung der injizierten hMSCs für mehr als 16 Wochen19. Die hMSCs sind schwer zu transduzieren und haben einen niedrigen Transduktion Wirkungsgrad. Mit einer optimierten Protokoll, hMSCs Transduktion Effizienz verbessert und die Expression des Transgens verbesserte18war. Mit mRFP Ausdruck (eines der drei Reporter Gene) auf Durchflusszytometrie, zeigte sich die Möglichkeit, hMSCs mit einem hohen Wirkungsgrad von bis zu 83 % transduzieren. Differenzierung-Assays und in Vivo Cube Assays zeigte die Fähigkeit von transduced hMSCs in Chondrozyten, Adipozyten und Osteozyten17zu unterscheiden.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1100">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">DMEM-LG&#160;&#160;</td>
			<td style="width:333px;">Gibco</td>
			<td style="width:188px;">31600-091</td>
			<td style="width:285px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">0.25% trypsin-EDTA</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>25-200-072</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Proteamine Sulfate</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P4020-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">D-Luciferin</td>
			<td>Goldbio</td>
			<td>luck-500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fetal Bobine Serum</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>26140-079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Antibiotic-Antimycotic</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>15240-062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PBS</td>
			<td>HyClone</td>
			<td>SH30256.01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">175 cm tissue cutlure flasks</td>
			<td>Corning</td>
			<td>431080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">75 cm tissue cutlure flasks</td>
			<td>Corning</td>
			<td>430720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Centrifuge tubes</td>
			<td>Crysalgen</td>
			<td>23-2265</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tissue-Plus O.C.T. compound</td>
			<td>Fisher HealthCare</td>
			<td>4585</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Cryomold Standard</td>
			<td>Tissue-Tek&#160;</td>
			<td>4557</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lenti-Pac HIV Expression Packaging System</td>
			<td>GeneCopoeia</td>
			<td>HPK-LvTR-20&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Povidone Ionidine swabs</td>
			<td>Medline</td>
			<td>MDS093901</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">Hair removal cream</td>
			<td style="width:333px;">Nair</td>
			<td style="width:188px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">Isoflurane&#160;</td>
			<td style="width:333px;">Piramal Helathcare&#160;</td>
			<td style="width:188px;">NDC 66794 013 25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">Forceps&#160;</td>
			<td style="width:333px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:188px;">11200-33</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">Dissection scissors (Wagner)</td>
			<td style="width:333px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:188px;">Wagner 14068-12</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">Puralube vet ointment</td>
			<td style="width:333px;">Puralube</td>
			<td style="width:188px;">NDC 17033-211-38</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:295px;">Aquasonic 100 ultrasound transmission gel</td>
			<td style="width:333px;">Parker laboratories</td>
			<td style="width:188px;">01 08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Petri dish</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB0875711A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">SAMP mice</td>
			<td>Cleveland Digestive Disease Research Core Centre</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">AKR mice</td>
			<td>Cleveland Digestive Disease Research Core Centre</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Vevo 770 imaging system</td>
			<td>&#160;Visual Sonics, Toronto, Canada</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">&#160;IVIS spectrum series system&#160;</td>
			<td>PerkinElmer, Waltham, MA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Living image software&#160;</td>
			<td>CaliperLifeSciences, PerkinElmer, Waltham, MA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Triple reporter</td>
			<td colspan="2">Kindly provided by Dr. Zheng- Hong Lee, CWRU, (citation 19)</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasound-guided intracardiac injection of human mesenchymal stem cells to increase homing to the intestine for use in murine models of experimental inflammatory bowel diseases

Morbus Crohn (CD) ist eine häufig chronisch-entzündliche Erkrankung des dünn- und Dickdarm. Murinen und menschlichen mesenchymaler Stammzellen (MSCs) immunsuppressive Potential haben und haben gezeigt, dass unterdrücken Entzündung Mausmodellen der Darmentzündung, obwohl die Art der Verabreichung ihre Homing und Wirksamkeit 1 einschränken können , 3 , 4 , 5. lokale Anwendung von MSCs Kolon Verletzungen Modelle hat höhere Wirksamkeit bei Entzündungen im Dickdarm bessernde gezeigt. Allerdings gibt es Mangel an Daten über Techniken, um die Lokalisierung von menschlichen Knochenmark stammenden MSCs (hMSCs) in den Dünndarm, Entzündungsherd im SAMP-1/YitFc (SAMP) Modell der experimentellen Morbus Crohn zu verbessern. Diese Arbeit beschreibt eine neue Technik für die Ultraschall-geführte intrakardiale Injektion von hMSCs bei Mäusen SAMP gut charakterisierten spontane Modellcharakter für die chronische Darmentzündung. Geschlecht und Alter-abgestimmt, Entzündungen-freie AKR/J (AKR) Mäuse dienten als Kontrollen. Um die Bioverteilung und die Lokalisierung zu analysieren, wurden hMSCs mit einen Lentivirus mit einem dreifachen Reporter ausgestrahlt. Die dreifache Reporter bestand aus Firefly Luciferase (fl), für die Biolumineszenz Bildgebung; Monomeren rot fluoreszierenden Proteins (Mrfp), für die Zelle Sortierung; und imaging-abgeschnittene Herpes-Simplex-Virus-Thymidin-Kinase (Ttk), für Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass 24 h nach der intrakardialen Verabreichung hMSCs im Dünndarm von SAMP Mäusen im Gegensatz zu Entzündungen-freie AKR Mäuse zu lokalisieren. Dieser Roman, Ultraschall-gesteuerte Injektion von hMSCs in der linken Herzkammer von SAMP Mäusen sorgt für eine hohe Erfolgsquote bei der Zelle Lieferung, so dass für die rasche Erholung von Mäusen mit minimalen Morbidität und Mortalität. Diese Technik könnte eine nützliche Methode für die verbesserte Lokalisierung von MSCs in anderen Modellen von klein-Darm-Entzündung, z. B. TNFΔRE6. Zukünftige Studien bestimmt, ob die erhöhte Lokalisierung des hMSCs durch die intra-arterielle Lieferung zu erhöhten therapeutische Wirksamkeit führen kann.

Abbildung 1 zeigt, dass hMSCs mit dem dreifachen Reporter bei einem hohen Wirkungsgrad, bewahren ihre Stammzellen Eigenschaften ausgestrahlt werden können. Ausgestrahlt hMSCs kann in Echtzeit durch BLI (Abbildung 1, Abbildung 3) visualisiert werden. Dieser Roman, Ultraschall-gesteuerte Injektion von hMSCs in den linken Ventrikel SAMP Mäuse sorgt für eine sehr hohe Erfolgsquote bei der Injektion, s...

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Ultrasound-guided Intracardiac Injection of Human Mesenchymal Stem Cells to Increase Homing to the Intestine for Use in Murine Models of Experimental Inflammatory Bowel Diseases

Modelle von Kolon Entzündung murine Studien haben gezeigt, dass ein kleiner Prozentsatz (1-5 %) von mesenchymalen Stammzellen (MSC) intravenös injiziert oder intraperitoneal beherbergt die entzündeten Darm1,2. Diese Studie zeigt, dass Ultraschall-geführte intrakardiale Injektionen von MSCs erhöhte Lokalisierung in den Darm führen.

Ultraschall-geführte intrakardiale Injektion humaner mesenchymaler Stammzellen Homing in den Darm zur Verwendung in murinen Modellen von experimentellen entzündlichen Darmerkrankungen erhöhen

Crohn&#39;s disease (CD) is a common chronic inflammatory disease of the small and large intestines. Murine and human mesenchymal stem cells (MSCs) have ...

The overall goal of this procedure is to use ultrasound-guided intracardiac human bone marrow derived mesenchymal stem cell or HMSC injection in a mouse model of experimental crohn's disease, to observe HMSC homing to the intestine. This method can help answer the key questions in the inflammatory bowel disease field, about the need for increased localisations of HMSC to small intestine during inflammation. The main advantage of this technique is that it facilitates a high HMSC delivery success rate with minimal mouse mobility and mortality.Generally, individuals new to this method can have trouble because multiple variables, they can affect the procedure outcome. Requiring a lot of trainee understanding of human mesenchymal stem cell biology. Demonstrating the procedures will be Paola Menghini, a post doc from our laboratory.In a specific pathogen free facility, set up the mouse echocardiogram ultrasound imaging system protocol and initialize the 30 megahertz transducer. Next, confirm the appropriate level of sedation by toe pinch and apply ointment to the animal's eyes. Use depilatory cream to remove the hair over the thorax and place the animal on the 37 degree celsius imaging table in the supine position.Tape the limbs to prevent movement during the procedure and disinfect the exposed skin of the thorax with 10%povidone iodine and 70%ethanol. Apply a thick layer of 37 degree celsius ultrasound gel to the skin and mount the transducer in the holder, adjusting the position of the transducer until the left ventricle is clearly visible in the field of view. Next, gently re-suspend 2 x 10 to the sixth transduced human mesenchymal stem cells in 150 microliters of sterile PBS to generate a homogenous cell suspension and load the cells into a one milliliter syringe equipped with a 28 gauge needle.Inject less than 150 microliters of cell suspension per mouse to avoid a volume overload and death. Secure the syringe in a syringe holder. Then, advance the syringe towards the mouse thorax using the ultrasound guidance to adjust the needle trajectory as necessary and penetrate the needle tip through the intercostal space into the left ventricle.Adequate visualization of the needle on the ultrasonographic image is critical for ensuring a proper trajectory and insertion of the needle into the left ventricle, a successful injection and the avoidance of cardiac dampening and death. The tip should be clearly visible within the left ventricle and proper placement can be further confirmed by fresh arterial blood outflow into the syringe. Apply a gentle pressure to the plunger to slowly inject the HMSC suspension over a period of two minutes.When all the cells have been injected, gently withdraw the needle and place the animal in a clean cage on a preheated pad with monitoring until full recovery. 24 hours after the injection, initialize the bioluminescence imaging system and open a new study in the in-vivo imaging software. To set the imaging parameters in the control panel, click the sequence set up.In the imaging mode, select luminescent and photograph. Set the exposure times from 0.5 seconds to 10 minutes, the bidding to medium and the f/stop to one. Set the excitation filter to block, the emission filter to open and the field of view to see for two mice.Then click on the acquisition control panel to add the sequence set up to the image wizard. Next, inject the first mouse with 300 microliters of d-luciferin. Apply ointment to the animals'eyes and transfer the mouse to the in-vivo imaging chamber.10 minutes after the d-luciferin injection, click acquire, to begin the image acquisition. After all the mice have been imaged, harvest the whole gastrointestinal tract, mesenteric lymph nodes, lungs, spleen and liver from each animal. Then image the organs as just demonstrated, for whole animal bioluminescence imaging.HMSC can be transduced with the triple reporter at a high efficiency preserving the stem cell properties and allowing their visualization in real time by bioluminescence imaging. Ex-vivo analysis of the intracardiac delivered stem cells, confirms that this root of administration facilitates HMSC homing to the inflamed small intestines of the experimental crohn's disease mice. HMSC is injected into control, inflammation free animals however, do not accumulate in the small intestine.Once mastered, this technique can be completed in less than 15 minutes per mouse if it is performed properly. While attempting this procedure, it's important to remember to use the ultrasound image to adjust the needle trajectory. A poor technique and an incorrect trajectory can lead to cardiac tamponade from hemorrhagic pericardial effusion and death.Following this procedure, other methods like histology and 3D studio microscopy can be performed to answer additional questions such as, does an increased homing of HMSC to the small intestine augment that therapeutic efficacy. This technique will allow researchers in the field of experimental IBD to explore all their mouse models like TNF trajectory, can be injected with HMSCs to enhance homing to the small intestine. After watching this video, you should have a good understanding of how to perform ultrasound guided intracardiac injection of HMSC in mice and of how to use bioluminescent imaging to analyze a bad distribution and homing.Don't forget that working with human MSCs can be hazardous and that precautions such as, using gloves and a face mask with a shield, should always be taken while performing this procedure.

Research

JoVE Journal

Medicine

The Measurement and Treatment of Suppression in Amblyopia

Die Messung und Behandlung von Unterdrückung in Amblyopie

Amblyopia, a developmental disorder of the visual cortex, is one of the leading causes of visual dysfunction in the working age population. Current ...

Forschung

Medizin

The Use of Primary Human Fibroblasts for Monitoring Mitochondrial Phenotypes in the Field of Parkinson's Disease

Die Verwendung von primären humanen Fibroblasten zur Überwachung Mitochondriale Phänotypen auf dem Gebiet der Parkinson-Krankheit

Parkinson's disease (PD) is the second most  common movement disorder and affects 1% of people over the age of 60 1. Because ageing is  the most important ...

Subretinal Injection of Gene Therapy Vectors and Stem Cells in the Perinatal Mouse Eye

Subretinalen Injektion von Vektoren für die Gentherapie und Stammzellen in die Maus Eye

The loss of sight affects approximately 3.4 million people in the United States and is expected to increase in the upcoming years.1 Recently, gene therapy ...

DNBS/TNBS Colitis Models: Providing Insights Into Inflammatory Bowel Disease and Effects of Dietary Fat

DNBS / TNBS Colitis-Modelle: Einblicke in chronisch entzündlichen Darmerkrankungen und Effekte von Nahrungsfett

Inflammatory Bowel Diseases (IBD), including Crohn&#39;s Disease and Ulcerative Colitis, have long been associated with a genetic basis, and more recently ...

Ultrasound-guided Transthoracic Intramyocardial Injection in Mice

Ultraschall-geführte Transthorakale intramyokardiale Injection in Mäuse

Murine models of cardiovascular disease are important for investigating pathophysiological mechanisms and exploring potential regenerative therapies. ...

Studying Pancreatic Cancer Stem Cell Characteristics for Developing New Treatment Strategies

Studieren Bauchspeicheldrüsenkrebs Stammzelleigenschaften für die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) contains a subset of exclusively tumorigenic cancer stem cells (CSCs) which have been shown to drive tumor ...

Injection of Syngeneic Murine Melanoma Cells to Determine Their Metastatic Potential in the Lungs

Die Injektion von syngenen murinen Melanomzellen ihre metastatische Potential in der Lunge zu bestimmen

Approximately 90% of human cancer deaths are linked to metastasis.  Despite the prevalence and relative harm of metastasis, therapeutics for treatment or ...

Standardisierte Tuina-Manipulation bei Kniearthrose bei Ratten

Tuina Manipulation to Reduce Inflammation and Cartilage Loss in Knee Osteoarthritis Rats

Autor im Rampenlicht: Verständnis des Mechanismus der Tuina-Manipulation bei Ratten 

Tuina-Manipulation zur Verringerung von Entzündung und Knorpelverlust bei Ratten mit Kniearthrose

Clinical trials suggest that Tuina manipulation is effective in treating knee osteoarthritis (KOA), while further studies are required to discover its ...