Name: decellularization of whole human heart inside a pressurized pouch in an inverted orientation
Uploaded: 2018-11-26T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Decellularization of Whole Human Heart Inside a Pressurized Pouch in an Inverted Orientation at JoVE.com

Denne forskning blev støttet af Houston Endowment grant og Texas Emerging Technology Fund. Forfatterne anerkender agenturets orgel indkøb LifeGift, Inc. og donors familier for at gøre denne undersøgelse mulig.

Alle eksperimenter levet op til de etiske udvalg retningslinjer fra Texas Heart Institute.
1. orgel forberedelse
Bemærk: I samarbejde med LifeGift, en nonprofit orgel indkøb organisation i Texas (http://www.lifegift.org), doneret menneskers hjerter ikke egnet til transplantation blev brugt til forskning med godkendte samtykke.
<ol><li>For at skaffe hjerter, intravenøst indgyde 30.000 U heparin til hjerter. Sikkert sutur cardioplegia kanyle i aorta og vedhæfte ...

<ol>
	<li>Writing Group Members. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Executive+Summary:+Heart+Disease+and+Stroke+Statistics--2016+Update:+A+Report+From+the+American+Heart+Association.">Executive Summary: Heart Disease and Stroke Statistics--2016 Update: A Report From the American Heart Association.</a> Circulation. 133 (4), 447-454 (2016).</li><li>Zia, 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=Hearts+beating+through+decellularized+scaffolds:+whole-organ+engineering+for+cardiac+regeneration+and+transplantation.">Hearts beating through decellularized scaffolds: whole-organ engineering for cardiac regeneration and transplantation.</a> Critical Reviews in Biotechnology. 36 (4), 705-715 (2016).</li><li>Zimmermann, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strip+and+Dress+the+Human+Heart.">Strip and Dress the Human Heart.</a> Circulation Research. 118 (1), 12-13 (2016).</li><li>Ott, H. C., 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=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> Nature Medicine. 14 (2), 213-221 (2008).</li><li>Sanchez, P. L., 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=Acellular+human+heart+matrix:+A+critical+step+toward+whole+heart+grafts.">Acellular human heart matrix: A critical step toward whole heart grafts.</a> Biomaterials. 61, 279-289 (2015).</li><li>Peloso, 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=Current+achievements+and+future+perspectives+in+whole-organ+bioengineering.">Current achievements and future perspectives in whole-organ bioengineering.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 6, 107 (2015).</li><li>Guyette, J. P., 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=Perfusion+decellularization+of+whole+organs.">Perfusion decellularization of whole organs.</a> Nature Protocols. 9 (6), 1451-1468 (2014).</li><li>Momtahan, N., Sukavaneshvar, S., Roeder, B. L., Cook, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strategies+and+Processes+to+Decellularize+and+Cellularize+Hearts+to+Generate+Functional+Organs+and+Reduce+the+Risk+of+Thrombosis.">Strategies and Processes to Decellularize and Cellularize Hearts to Generate Functional Organs and Reduce the Risk of Thrombosis.</a> Tissue Engineering Part B-Reviews. 21 (1), 115-132 (2015).</li><li>Lee, P. F., 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=Inverted+orientation+improves+decellularization+of+whole+porcine+hearts.">Inverted orientation improves decellularization of whole porcine hearts.</a> Acta Biomaterialia. , (2016).</li><li>Momtahan, N., 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=Automation+of+Pressure+Control+Improves+Whole+Porcine+Heart+Decellularization.">Automation of Pressure Control Improves Whole Porcine Heart Decellularization.</a> Tissue Eng Part C Methods. , (2015).</li><li>Weymann, 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=Development+and+Evaluation+of+a+Perfusion+Decellularization+Porcine+Heart+Model+-+Generation+of+3-Dimensional+Myocardial+Neoscaffolds.">Development and Evaluation of a Perfusion Decellularization Porcine Heart Model - Generation of 3-Dimensional Myocardial Neoscaffolds.</a> Circulation Journal. 75 (4), 852-860 (2011).</li><li>Weymann, 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=Bioartificial+heart:+A+human-sized+porcine+model--the+way+ahead.">Bioartificial heart: A human-sized porcine model--the way ahead.</a> PLoS One. 9 (11), e111591 (2014).</li><li>Remlinger, N. T., Wearden, P. D., Gilbert, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Procedure+for+decellularization+of+porcine+heart+by+retrograde+coronary+perfusion.">Procedure for decellularization of porcine heart by retrograde coronary perfusion.</a> Journal of Visualized Experiments. (70), e50059 (2012).</li><li>Guyette, J. P., 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=Bioengineering+Human+Myocardium+on+Native+Extracellular+Matrix.">Bioengineering Human Myocardium on Native Extracellular Matrix.</a> Circulation Research. 118 (1), 56-72 (2016).</li><li>Sanchez, P. L., 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=Data+from+acellular+human+heart+matrix.">Data from acellular human heart matrix.</a> Data Brief. 8, 211-219 (2016).</li><li>Garreta, 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=Myocardial+commitment+from+human+pluripotent+stem+cells:+Rapid+production+of+human+heart+grafts.">Myocardial commitment from human pluripotent stem cells: Rapid production of human heart grafts.</a> Biomaterials. 98, 64-78 (2016).</li><li>Wainwright, J. 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=Preparation+of+Cardiac+Extracellular+Matrix+from+an+Intact+Porcine+Heart.">Preparation of Cardiac Extracellular Matrix from an Intact Porcine Heart.</a> Tissue Engineering Part C-Methods. 16 (3), 525-532 (2010).</li><li>Larson, A. M., Yeh, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ex+vivo+characterization+of+sub-10-fs+pulses.">Ex vivo characterization of sub-10-fs pulses.</a> Optics Letters. 31 (11), 1681-1683 (2006).</li><li>Lee, P. F., Yeh, A. T., Bayless, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonlinear+optical+microscopy+reveals+invading+endothelial+cells+anisotropically+alter+three-dimensional+collagen+matrices.">Nonlinear optical microscopy reveals invading endothelial cells anisotropically alter three-dimensional collagen matrices.</a> Experimental Cell Research. 315 (3), 396-410 (2009).</li><li>Lee, P. F., Bai, Y., Smith, R. L., Bayless, K. J., Yeh, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angiogenic+responses+are+enhanced+in+mechanically+and+microscopically+characterized,+microbial+transglutaminase+crosslinked+collagen+matrices+with+increased+stiffness.">Angiogenic responses are enhanced in mechanically and microscopically characterized, microbial transglutaminase crosslinked collagen matrices with increased stiffness.</a> Acta Biomaterialia. 9 (7), 7178-7190 (2013).</li><li>Wu, Z., 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=Multi-photon+microscopy+in+cardiovascular+research.">Multi-photon microscopy in cardiovascular research.</a> Methods. 130, 79-89 (2017).</li><li>Ramanathan, T., Skinner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+blood+flow.">Coronary blood flow.</a> Continuing Education in Anaesthesia Critical Care &amp; Pain. 5 (2), 61-64 (2005).</li><li>Murthy, V. L., 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=Clinical+Quantification+of+Myocardial+Blood+Flow+Using+PET:+Joint+Position+Paper+of+the+SNMMI+Cardiovascular+Council+and+the+ASNC.">Clinical Quantification of Myocardial Blood Flow Using PET: Joint Position Paper of the SNMMI Cardiovascular Council and the ASNC.</a> Journal of Nuclear Cardiology. 25 (1), 269-297 (2018).</li><li>Molina, D. K., DiMaio, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+organ+weights+in+men:+Part+I-the+heart.">Normal organ weights in men: Part I-the heart.</a> The American Journal of Forensic Medicine and Pathology. 33 (4), 362-367 (2012).</li><li>Molina, D. K., DiMaio, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+Organ+Weights+in+Women:+Part+I-The+Heart.">Normal Organ Weights in Women: Part I-The Heart.</a> The American Journal of Forensic Medicine and Pathology. 36 (3), 176-181 (2015).</li><li>Robertson, M. J., Dries-Devlin, J. L., Kren, S. M., Burchfield, J. S., Taylor, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+cellularization+of+whole+decellularized+heart+extracellular+matrix.">Optimizing cellularization of whole decellularized heart extracellular matrix.</a> PLoS One. 9 (2), e90406 (2014).</li><li>Robertson, M. J., Soibam, B., O'Leary, J. G., Sampaio, L. C., Taylor, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellularization+of+rat+liver:+An+in+vitro+model+for+assessing+human+drug+metabolism+and+liver+biology.">Cellularization of rat liver: An in vitro model for assessing human drug metabolism and liver biology.</a> PLoS One. 13 (1), e0191892 (2018).</li><li>Baghalishahi, 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=Cardiac+extracellular+matrix+hydrogel+together+with+or+without+inducer+cocktail+improves+human+adipose+tissue-derived+stem+cells+differentiation+into+cardiomyocyte-like+cells.">Cardiac extracellular matrix hydrogel together with or without inducer cocktail improves human adipose tissue-derived stem cells differentiation into cardiomyocyte-like cells.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. , (2018).</li><li>Perea-Gil, I., 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=In+vitro+comparative+study+of+two+decellularization+protocols+in+search+of+an+optimal+myocardial+scaffold+for+recellularization.">In vitro comparative study of two decellularization protocols in search of an optimal myocardial scaffold for recellularization.</a> American Journal of Translational Research. 7 (3), 558-573 (2015).</li><li>Freytes, D. O., O'Neill, J. D., Duan-Arnold, Y., Wrona, E. A., Vunjak-Novakovic, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Natural+cardiac+extracellular+matrix+hydrogels+for+cultivation+of+human+stem+cell-derived+cardiomyocytes.">Natural cardiac extracellular matrix hydrogels for cultivation of human stem cell-derived cardiomyocytes.</a> Methods Molecular Biology. 1181, 69-81 (2014).</li><li>Oberwallner, 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=Preparation+of+cardiac+extracellular+matrix+scaffolds+by+decellularization+of+human+myocardium.">Preparation of cardiac extracellular matrix scaffolds by decellularization of human myocardium.</a> Journal of Biomedical Materials Research Part A. 102 (9), 3263-3272 (2014).</li></ol>

Til vores viden er dette den første undersøgelse at betænkningen inverteret decellularization af menneskelige hjerter inde en trykisoleret pose med time-lapse overvågning af flow sats og celle debris fjernelse. At hjertesækken-lignende pose holder retningen af hjertet stabile i hele decellularization proceduren. Sænkes ned og vende hele hjerte indeni en pose forhindrer dehydrering og minimerer for stor belastning af aorta (fra hjertet vægt) Hvornår i forhold til de konventionelle oprejst Langendorff perfusion dec...

Hjertesvigt fører til høj dødelighed hos patienter. Den ultimative behandlingsmulighed for slutstadiet hjertesvigt er allo-transplantation. Men der er en lang ventetid-liste for transplantation på grund af manglen på donor organer, og patienter ansigt efter transplantation hæk der spænder fra livslang immunosuppression til kronisk orgel afvisning1,2. Bioteknologi funktionelle hjerter af genopretning decellularized menneskelig størrelse hjerter med en patients egne celler kunne omgå disse forhindringer3.
Et stort skridt i "manipulation" et hjerte er oprettelsen af et stillads med passende kar og parenkymalt struktur, sammensætning og funktion til at guide tilpasningen og organisering af leverede celler. Tilstedeværelse af en passende ramme, bør celler seedede på skafottet genkende miljøet og udføre den forventede funktion som medlem af dette organ. I vores udtalelse består decellularized orgel ekstracellulære matrix (dECM) de nødvendige Karakteristik af det ideelle stillads.
Ved at udnytte iboende Vaskulaturen, kan komplekse hele-orgel decellularization opnås via antegrad eller retrograd perfusion4 til at fjerne blodlegemers samtidig bevare delikat 3D ekstracellulære matrix og Vaskulaturen2, 5,6,7. En funktionel Vaskulaturen er vigtigt i bioteknologi hele organer netop som det er i vivo, næringsstof i distributionen og bortskaffelse8. Koronar perfusion decellularization har vist sig for at være effektiv i at skabe decellularized hjerter fra rotter4eller svin4,7,9,10,11 ,12,13, og mennesker5,7,14,15,16. Endnu, integriteten af ventilerne, forkamre og andre "tynde" områder kan lide.
Human-størrelse decellularized hjerte stilladser kan fås fra svin ved hjælp af pres kontrol7,9,10,11,12 eller infusion flow sats kontrol13, 17 og fra menneskelige donorer ved hjælp af pres styre5,7,14,15. Decellularization af menneskelige donor hjerter sker over 4-8 dage under pres kontrolleret på 80-100 mmHg i opretstående orientering5,15,16 eller over 16 dage under pres kontrolleret på 60 mmHg14 . Under antegrad, pres-kontrollerede decellularization, spiller aortaklappen kompetence en afgørende rolle i at opretholde koronar perfusion effektivitet og stabil trykket i aorta-roden. Vores tidligere arbejde afslørede, at orienteringen af hjertet påvirker dens koronar perfusion effektivitet under decellularization proceduren og derfor stillads integritet i slutningen9.
Som en fortsættelse af vores tidligere arbejde9introducerer vi en roman koncept, hvori en hjertesækken-lignende pose er tilføjet for at forbedre hele-hjerte decellularization. Vi beskriver decellularization af menneskelige hjerter placeret inde trykisoleret poser, omvendt orienterede, og under pres kontrolleret på 120 mmHg aorta-roden. Denne protokol omfatter overvågning flow profil og samling af udstrømning medierne i hele decellularization proceduren til at evaluere koronar perfusion effektivitet og celle debris fjernelse. Biokemiske analyser udføres derefter for at teste effektiviteten af metoden.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-0 silk suture</td>
			<td>Ethicon</td>
			<td>SA85H</td>
			<td>Suture used to ligate superior and inferior vena cava</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34; x 3/8&#34; connector with luer</td>
			<td>NovoSci</td>
			<td>332023-000</td>
			<td>Connect aorta and pulmonary artery</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masterflex platinum-cured silicone tubing</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>HV-96410-16</td>
			<td>Tubing to connect heart chambers/veins</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>infusion and outflow line</td>
			<td>Smiths Medical</td>
			<td>MX452FL</td>
			<td>For flowing solutions through the vasculature</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyester pouch (Ampak 400 Series SealPAK Pouches)</td>
			<td>Fisher scientific</td>
			<td>01-812-17</td>
			<td>Pericardium-like pouch for containing heart during decellularization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Snapware Square-Grip Canister</td>
			<td>Snapware</td>
			<td>1022</td>
			<td>1-liter Container used for perfusing heart</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Black rubber stoppers</td>
			<td>VWR</td>
			<td>59586-162</td>
			<td>To seal the perfusion container</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump</td>
			<td>Harvard Apparatus</td>
			<td>881003</td>
			<td>To pump fluid through the inflow lines and to drain fluids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2 L aspirator bottle with bottom sidearm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89001-532</td>
			<td>For holding solutions/perfusate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay kit</td>
			<td>Life Technologies</td>
			<td>P7589</td>
			<td>For quantifying dsDNA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calf thymus standard</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D4522</td>
			<td>DNA standard</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blyscan Glycosaminoglycan Assay Kit</td>
			<td>Biocolor Ltd</td>
			<td>Blyscan #B1000</td>
			<td>GAG assay kit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plate reader</td>
			<td>Tecan</td>
			<td>Infinite M200 Pro</td>
			<td>For analytical assays</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GE fluoroscopy</td>
			<td>General Electric</td>
			<td>OEC 9900 Elite</td>
			<td>Angiogram</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visipaque</td>
			<td>GE</td>
			<td>13233575</td>
			<td>Contrast agent</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

decellularization of whole human heart inside a pressurized pouch in an inverted orientation

Den ultimative løsning til patienter med slutstadiet hjertesvigt er organtransplantation. Men donor hjerter er begrænset, immunosuppression er påkrævet, og i sidste ende afvisning kan forekomme. At skabe en funktionel, kunne autolog bio-kunstige hjerteklapper løse disse udfordringer. Biofabrication af et hjerte består af stillads og celler er en mulighed. En naturlig stillads med væv-specifikke sammensætning samt mikro - og makro-arkitektur kan fås ved decellularizing hjerter fra mennesker eller store dyr som grise. Decellularization indebærer udvaskning celleaffald samtidig bevare 3D ekstracellulære matrix og vaskulatur og så "cellularization" på et senere tidspunkt. Kapitalisering på vores roman at finde denne perfusion decellularization af komplekse organer er muligt, vi udviklet en mere "fysiologisk" metode til at decellularize ikke-ender menneskers hjerter ved at placere dem inde i et trykisoleret pose, i et omvendt orientering, under kontrollerede pres. Formålet med ved hjælp af en trykisoleret pose er at skabe pres forløb på tværs af aortaklappen at holde det lukket og forbedre Myokardie perfusion. Samtidige vurdering af flow dynamics og celleaffald fjernelse under decellularization tillod os at overvåge både væske tilstrømning og debris udstrømning, derved skabe et stillads, der kan anvendes enten til simple hjerte reparation (f.eks. som en patch eller ventil stillads) eller som en helhed-orgel stillads.

Efter en 7-dages decellularization med antegrad aorta perfusion under konstant pres af 120 mmHg vendte det menneskelige hjerte gennemskinnelige (fig. 6B). Hjertet var groft dissekeret i 19 sektioner for biokemiske (DNA, GAG og SDS) analyse (figur 6 c) for at vurdere den endelige decellularized produkt.
Under hele decellularization, var infusion strømningshastigheden af...

Watch this Scientific Journal Video about Decellularization of Whole Human Heart Inside a Pressurized Pouch in an Inverted Orientation at JoVE.com

Decellularization of Whole Human Heart Inside a Pressurized Pouch in an Inverted Orientation

Denne metode giver mulighed for decellularization af en kompleks solid orgel ved hjælp af en enkel protokol baseret på osmotisk chok og perfusion af Ioniske vaskemiddel med minimal orgel matrix forstyrrelser. Det består af en roman decellularization teknik til menneskers hjerter inde en trykisoleret pose med real-time overvågning af flow dynamics og cellular vragdele udstrømning.

Decellularization af hele den menneskelige hjerte indeni en trykisoleret pose i en inverteret orientering

The ultimate solution for patients with end-stage heart failure is organ transplant. But donor hearts are limited, immunosuppression is required, and ...

Denne metode kan hjælpe med at besvare centrale spørgsmål om at generere vaskulære stilladser, som virkelig er den hellige gral af væv engineering område. Den største fordel ved denne teknik er, at en trykpose i en omvendt orientering forbedrer decellularisering af ikke-transplanterbare menneskelige organer og lader os gøre det på en steril måde over en passende tidsramme. For at forberede hjertet til decellularization, først udføre en intern inspektion for mulige fejl.Hvis der er en septal defekt, skal defekten rettes med de relevante suturer. Dernæst ligate den overlegne og ringere vena cavas med 2-0 silke sutur. Sutur højre atrium væg med 5-0 PROLENE, og dissekere aorta væk fra de vigtigste lungepulsåren for efterfølgende kannulation.Sæt stikkene, i henhold til diameteren af fartøjet, i aorta og lungepulsåren, og fastgør stikkene med 2-0 silkesuturer. Ved hjælp af en af de pulmonal vene åbninger, indsætte en slange linje gennem venstre atrium mod venstre hjertekammer, og forbinde en infusionslinje til stikket i aorta og en udstrømning linje til stikket i lungepulsåren. Placer det forberedte hjerte i en polyester pose i den omvendte orientering, og læg posen i en perfusion beholder.Tilslut hver af linjerne til de respektive porte i gummiproppen i henhold til beholderens diameter, og sæt proppen ind i låget på perfusionsbeholderen for at forsegle polyesterposen. Derefter perfuse PBS via infusionsporten af gummiproppen for at kontrollere udstrømningen fra lungepulsåren og fra den linje, der indsættes i venstre hjertekammer, ved hjælp af denne strøm til at rense organet for eventuelle resterende spor af blod i vaskulaturen. Når hjertet er klar, skal du placere den samlede bioreaktor i en opretstående retning, og forbinde infusionslinjen, tryk-hoved linje, lungearterie-udstrømning linje, og bioreaktor dræning linje til gummi cap overflade porte på toppen af perfusion bioreaktor.Derefter decellularize hjertet i fire timer med hypertonisk opløsning, to timer med hypotonisk opløsning, 120 timer med natrium dodecyli sulfat, eller SDS, og en endelig vask med 120 liter PBS, alle under konstant 120 millimeter kviksølvtryk målt ved aortaroden. I løbet af de sidste 10 liter AF PBS vask, tilsættes 500 milliliter sterile 2,1% peracetic syre opløsning neutraliseret med 10 normal natriumhydroxid til perfusion opløsning til at sterilisere stilladset. Typisk, strømningshastigheden i aorta under decellularization processen gradvist falder som perfusion løsning skifter fra hypertonisk til hypotonisk.I modsætning hertil øges strømningshastigheden, når perfusionsopløsningen ændres fra en hypotonisk opløsning til SDS, hvorefter infusionsstrømningshastigheden viser udsving. Udstrømningsraten fra lungepulsåren viser en lignende tendens med hyper- og hypotoniske opløsninger. Udstrømningsraten under SDS-perfusionen udviser imidlertid et samlet fald.Koronar perfusion effektivitet også falder over tid som de forskellige reagenser er perfunderet gennem vaskulaturen. Da udstrømningen perfusate fra lungepulsåren og venstre ventrikel samtidig indsamles, kan deres indhold af snavs sammenlignes ved spektroskopi. Spildevandets turbiditet fra begge fartøjer falder over tid under perfusionerne, selv om turbiditeten fra lungepulsåren udviser en mere brat farveændring i forhold til den, der blev observeret fra venstre ventrikel i den indledende perfusionsperiode.Vurdering af sammenhængen mellem udstrømningens turbiditet og cellerester ved hjælp af en bicinchonin syreproteinanalyse fra seks decellulariserede menneskelige hjerter afslører en lineær korrelation mellem proteinkoncentrationen og spildevandsrobiditeten. Mens du forsøger denne procedure, Det er vigtigt at overvåge strømningshastigheden og til at indsamle perfusate periodisk til rent faktisk at overvåge perfusion proces. Efter denne procedure, andre teknikker som mekanisk evaluering eller sterilitet test kan bruges til at vurdere pålideligheden af stilladset og dens potentielle anvendelse til recellularization at generere en funktionel hjertevæv.Efter sin udvikling, denne teknik banede vejen for forskere i regenerativ medicin og væv engineering område for at udforske den generation af hele vaskulariserede organer, bogstaveligt ændre fast organtransplantation felt. Glem ikke, at arbejde med menneskelige organer og væv og kemikalier såsom SDS kan være yderst farligt, og altid bære passende personlige beskyttelsesudstyr, når der foretages denne procedure.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Decellularization and Recellularization of Whole Livers

The liver is a complex organ which requires constant perfusion for delivery of nutrients and oxygen and removal of waste in order to survive1. Efforts to ...

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

Procedure for Decellularization of Porcine Heart by Retrograde Coronary Perfusion

Procedure for Decellularization af porcin Heart ved retrograd Coronarperfusionstrykket

Perfusion-based  whole organ decellularization has recently gained interest in the field of  tissue engineering as a means to create site-specific ...

A Decellularization Methodology for the Production of a Natural Acellular Intestinal Matrix

En Decellularization metoden til udarbejdelse af en naturlig Acellular Intestinal Matrix

Successful tissue engineering involves the  combination of scaffolds with appropriate cells in vitro or in vivo.  Scaffolds may be synthetic, ...

An Injectable and Drug-loaded Supramolecular Hydrogel for Local Catheter Injection into the Pig Heart

En injicerbar and Drug-loaded Supramolekylær Hydrogel for Local kateter injektion i Pig Heart

Regeneration of lost myocardium is an important goal for future therapies because of the increasing occurrence of chronic ischemic heart failure and the ...

Procedure for Decellularization of Rat Livers in an Oscillating-pressure Perfusion Device

Procedure for Decellularization af rottelevere i en oscillerende tryk Perfusion Device

Decellularization and recellularization of parenchymal organs may enable the generation of functional organs in vitro, and several protocols for rodent ...

Decellularization and Recellularization Methodology for Human Saphenous Veins

Decellularization og Recellularization metode for menneskelige Saphenous vener

Vascular conduits used during most vascular surgeries are allogeneic or synthetic grafts that often lead to complications caused by immunosuppression and ...

A Novel Surgical Technique As a Foundation for In Vivo Partial Liver Engineering in Rat

A Novel Surgical Technique As a Foundation for In Vivo Partial Liver Engineering in Rat

En ny kirurgisk teknik som et fundament for In Vivo delvis lever ingeniør i rotten

Organ engineering is a novel strategy to generate liver organ substitutes that can potentially be used in transplantation. Recently, in vivo liver ...

Isolation and Decellularization of a Whole Porcine Pancreas

Isolation og Decellularization af en hele svin bugspytkirtel

Tissue engineering of the whole pancreas can improve current treatments for diabetes mellitus. The ultimate goal is to tissue engineer pancreas from an ...