Name: ultrasound-guided induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte implantation in myocardial infarcted mice
Uploaded: 2022-03-30T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Ultrasound-Guided Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocyte Implantation in Myocardial Infarcted Mice at JoVE.com

Эта работа была поддержана Крупным планом исследований Национального фонда естественных наук Китая (No 91539111 до JY), Ключевым проектом по науке и технологиям провинции Хунань (No 2020SK53420 до JY) и Программой научно-технических инноваций провинции Хунань (2021RC2106 до CF).

Все эксперименты на животных в этом исследовании были рассмотрены и одобрены комитетом по этике Второй больницы Сянъя Центрального Южного университета. Подробную информацию обо всех материалах и оборудовании, используемых в этом протоколе, см. в таблице материалов . Сроки ин?...

<ol>
	<li>Leuschner, 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=Rapid+monocyte+kinetics+in+acute+myocardial+infarction+are+sustained+by+extramedullary+monocytopoiesis.">Rapid monocyte kinetics in acute myocardial infarction are sustained by extramedullary monocytopoiesis.</a> The Journal of Experimental Medicine. 209 (1), 123-137 (2012).</li><li>L&#225;z&#225;r, 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=Cardiomyocyte+renewal+in+the+human+heart:+insights+from+the+fall-out.">Cardiomyocyte renewal in the human heart: insights from the fall-out.</a> European Heart Journal. 38 (30), 2333-2342 (2017).</li><li>Davis, M. K., 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=State+of+the+art:+cardiac+transplantation.">State of the art: cardiac transplantation.</a> Trends in Cardiovascular Medicine. 24 (8), 341-349 (2014).</li><li>Mancini, D., Colombo, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Left+ventricular+assist+devices:+A+rapidly+evolving+alternative+to+transplant.">Left ventricular assist devices: A rapidly evolving alternative to transplant.</a> Journal of the American College of Cardiology. 65 (23), 2542-2555 (2015).</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=Translating+myocardial+remuscularization.">Translating myocardial remuscularization.</a> Circulation Research. 120 (2), 278-281 (2017).</li><li>Hu, X., 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=A+large-scale+investigation+of+hypoxia-preconditioned+allogeneic+mesenchymal+stem+cells+for+myocardial+repair+in+nonhuman+primates:+Paracrine+activity+without+remuscularization.">A large-scale investigation of hypoxia-preconditioned allogeneic mesenchymal stem cells for myocardial repair in nonhuman primates: Paracrine activity without remuscularization.</a> Circulation Research. 118 (6), 970-983 (2016).</li><li>Kempf, H., 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+differentiation+of+human+pluripotent+stem+cells+in+scalable+suspension+culture.">Cardiac differentiation of human pluripotent stem cells in scalable suspension culture.</a> Nature Protocols. 10 (9), 1345-1361 (2015).</li><li>Chong, J. 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+embryonic-stem-cell-derived+cardiomyocytes+regenerate+non-human+primate+hearts.">Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts.</a> Nature. 510 (7504), 273-277 (2014).</li><li>Shiba, 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=Allogeneic+transplantation+of+iPS+cell-derived+cardiomyocytes+regenerates+primate+hearts.">Allogeneic transplantation of iPS cell-derived cardiomyocytes regenerates primate hearts.</a> Nature. 538 (7625), 388-391 (2016).</li><li>Nguyen, P. K., 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=Potential+strategies+to+address+the+major+clinical+barriers+facing+stem+cell+regenerative+therapy+for+cardiovascular+disease:+A+review.">Potential strategies to address the major clinical barriers facing stem cell regenerative therapy for cardiovascular disease: A review.</a> JAMA Cardiology. 1 (8), 953-962 (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=Remuscularization+of+the+failing+heart.">Remuscularization of the failing heart.</a> The Journal of Physiology. 595 (12), 3685-3690 (2017).</li><li>Hu, X., 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=Transplantation+of+hypoxia-preconditioned+mesenchymal+stem+cells+improves+infarcted+heart+function+via+enhanced+survival+of+implanted+cells+and+angiogenesis.">Transplantation of hypoxia-preconditioned mesenchymal stem cells improves infarcted heart function via enhanced survival of implanted cells and angiogenesis.</a> The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 135 (4), 799-808 (2008).</li><li>Feng, 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=Heat+shock+improves+Sca-1++stem+cell+survival+and+directs+ischemic+cardiomyocytes+toward+a+prosurvival+phenotype+via+exosomal+transfer:+a+critical+role+for+HSF1/miR-34a/HSP70+pathway.">Heat shock improves Sca-1+ stem cell survival and directs ischemic cardiomyocytes toward a prosurvival phenotype via exosomal transfer: a critical role for HSF1/miR-34a/HSP70 pathway.</a> Stem Cells. 32 (2), 462-472 (2014).</li><li>Fan, 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=Cardiomyocytes+from+CCND2-overexpressing+human+induced-pluripotent+stem+cells+repopulate+the+myocardial+scar+in+mice:+A+6-month+study.">Cardiomyocytes from CCND2-overexpressing human induced-pluripotent stem cells repopulate the myocardial scar in mice: A 6-month study.</a> Journal of Molecular and Cellular Cardiology. 137, 25-33 (2019).</li><li>Lou, X., 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=N-cadherin+overexpression+enhances+the+reparative+potency+of+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiac+myocytes+in+infarcted+mouse+hearts.">N-cadherin overexpression enhances the reparative potency of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiac myocytes in infarcted mouse hearts.</a> Cardiovascular Research. 116 (3), 671-685 (2020).</li><li>Sun, X., 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=Transplanted+microvessels+improve+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocyte+engraftment+and+cardiac+function+after+infarction+in+rats.">Transplanted microvessels improve pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte engraftment and cardiac function after infarction in rats.</a> Science Translational Medicine. 12 (562), (2020).</li><li>Wu, X., 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+repair+with+echocardiography-guided+multiple+percutaneous+left+ventricular+intramyocardial+injection+of+hiPSC-CMs+after+myocardial+infarction.">Cardiac repair with echocardiography-guided multiple percutaneous left ventricular intramyocardial injection of hiPSC-CMs after myocardial infarction.</a> Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 768873 (2021).</li><li>Kannappan, R., 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=Functionally+competent+DNA+damage-free+induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes+for+myocardial+repair.">Functionally competent DNA damage-free induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes for myocardial repair.</a> Circulation. 140 (6), 520-522 (2019).</li><li>Lou, X., 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=N-cadherin+overexpression+enhances+the+reparative+potency+of+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiac+myocytes+in+infarcted+mouse+hearts.">N-cadherin overexpression enhances the reparative potency of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiac myocytes in infarcted mouse hearts.</a> Cardiovascular Research. 116 (3), 671-685 (2020).</li><li>Zhao, 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=Y-27632+preconditioning+enhances+transplantation+of+human-induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes+in+myocardial+infarction+mice.">Y-27632 preconditioning enhances transplantation of human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes in myocardial infarction mice.</a> Cardiovascular Research. 115 (2), 343-356 (2019).</li><li>Zhao, 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=Enhancing+the+engraftment+of+human+induced+pluripotent+stem+cell-derived+cardiomyocytes+via+a+transient+inhibition+of+rho+kinase+activity.">Enhancing the engraftment of human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes via a transient inhibition of rho kinase activity.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (149), e59452 (2019).</li><li>O'Brien, J., Hayder, H., Peng, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+quantification+and+analysis+of+cell+counting+procedures+using+ImageJ+plugins.">Automated quantification and analysis of cell counting procedures using ImageJ plugins.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (117), e54719 (2016).</li><li>Kain, V., Prabhu, S. D., Halade, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammation+revisited:+inflammation+versus+resolution+of+inflammation+following+myocardial+infarction.">Inflammation revisited: inflammation versus resolution of inflammation following myocardial infarction.</a> Basic Research in Cardiology. 109 (6), 444 (2014).</li><li>Rainer, P. 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=Cardiomyocyte-specific+transforming+growth+factor+&#946;+suppression+blocks+neutrophil+infiltration,+augments+multiple+cytoprotective+cascades,+and+reduces+early+mortality+after+myocardial+infarction.">Cardiomyocyte-specific transforming growth factor &#946; suppression blocks neutrophil infiltration, augments multiple cytoprotective cascades, and reduces early mortality after myocardial infarction.</a> Circulation Research. 114 (8), 1246-1257 (2014).</li><li>Yu, 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=Human+embryonic+stem+cell-derived+cardiomyocyte+therapy+in+mouse+permanent+ischemia+and+ischemia-reperfusion+models.">Human embryonic stem cell-derived cardiomyocyte therapy in mouse permanent ischemia and ischemia-reperfusion models.</a> Stem Cell Research &amp; Therapy. 10 (1), 167 (2019).</li><li>Iwanaga, K., 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+G-CSF+on+cardiac+remodeling+after+acute+myocardial+infarction+in+swine.">Effects of G-CSF on cardiac remodeling after acute myocardial infarction in swine.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 325 (4), 1353-1359 (2004).</li></ol>

Важнейшие этапы этого исследования включают культивирование hiPSC, дифференцировку кардиомиоцитов, очистку hiPSC-CM и трансплантацию hiPSC-CM в место инфаркта миокарда мыши. Ключевым моментом является использование ультразвука сердца для чрескожного направления лечения к месту инфаркта на к?...

При возникновении острого ИМ клетки миокарда в области инфаркта быстро погибают из-за ишемии и гипоксии. Несколько воспалительных факторов высвобождаются после гибели и разрыва клеток, в то время как воспалительные клетки проникают в место инфаркта, вызывая воспаление1. Примечательно, что фибробласты и коллаген, не обладающие сократительной способностью и электропроводностью, заменяют клетки миокарда в месте инфаркта с образованием рубцовой ткани. Из-за ограниченной способности к регенерации кардиомиоцитов у взрослых млекопитающих жизнеспособная ткань, образовавшаяся после большой площади инфаркта, обычно недостаточна для поддержания достаточного сердечного выброса2. Инфаркт миокарда вызывает сердечную недостаточность, и в тяжелых случаях сердечной недостаточности пациенты могут полагаться только на трансплантацию сердца или вспомогательные желудочковые устройства для поддержания нормальных функций сердца 3,4.
После инфаркта миокарда идеальной стратегией лечения является замена мертвых кардиомиоцитов новообразованными кардиомиоцитами, образующими электромеханическую связь со здоровыми тканями. Тем не менее, варианты лечения, как правило, предусматривают спасение миокарда, а не замену. В настоящее время терапия на основе стволовых клеток и клеток-предшественников является одной из наиболее перспективных стратегий для содействия восстановлению миокарда после ИМ5. Однако трансплантация этих клеток имеет несколько проблем, в первую очередь неспособность взрослых стволовых клеток дифференцироваться в кардиомиоциты и их короткую продолжительность жизни6.
Этические проблемы, связанные с использованием эмбриональных стволовых клеток (ES), могут быть обойдены с помощью ИПСК, которые являются многообещающим источником клеток. Кроме того, ИПСК обладают сильными способностями к самообновлению и могут дифференцироваться в кардиомиоциты7. Исследования показали, что hiPSC-CM, трансплантированные в сайт ИМ, могут выживать и образовывать щелевые соединения с клетками-хозяевами 8,9. Однако, поскольку эти трансплантированные клетки находятся в микроокружении ишемии и воспаления, их выживаемость крайне низка10,11.
Было установлено несколько методов для повышения выживаемости трансплантированных клеток, таких как предварительная обработка трансплантированных клеток при гипоксии и тепловом шоке12,13, генетическая модификация 14,15 и одновременная трансплантация клеток и капилляров 16. К сожалению, большинство методов ограничены сложностью и дороговизной. Таким образом, в настоящем исследовании предлагается воспроизводимый, удобный, относительно инвазивный и эффективный метод доставки hiPSC-CM.
Инъекция клеток интрамиокарда под ультразвуковым контролем может быть выполнена только с помощью небольшого ветеринарного ультразвукового аппарата высокого разрешения и микроинжектора, независимо от места. Под ультразвуковым контролем непосредственная доставка клеток под мечевидным отростком из перикарда в миокард у мышей является безопасным протоколом, позволяющим избежать повреждения печени и легких. Этот метод можно комбинировать одновременно с другими технологиями, чтобы значительно улучшить выживаемость трансплантированных клеток.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Antibody</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardiac troponin T</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab8295</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Donkey Anti-Mouse IgG H&#38;L (Alexa Fluor 488)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab150105</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Donkey Anti-Mouse IgG H&#38;L (Alexa Fluor 555)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab150110</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Donkey Anti-Rabbit IgG H&#38;L (Alexa Fluor 488)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab150073</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Donkey Anti-Rabbit IgG H&#38;L (Alexa Fluor 555)</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab150062</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human cardiac troponin T</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab91605</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolectin B4</td>
			<td>Vector</td>
			<td>FL-1201</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sarcomeric alpha actinin</td>
			<td>Abcam</td>
			<td>ab9465</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheat germ agglutinin</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>W11261</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reagent</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Accutase</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>00-4555-56</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 Supplement(minus insulin)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A1895601</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B27 Supplement(serum free)</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>17&#8211;504-044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bouin&#39;s solution</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>SDHT10132</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CHIR99021</td>
			<td>Selleck</td>
			<td>CT99021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cyclosporin A</td>
			<td>Medchemexpress</td>
			<td>HY-B0579</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DIRECT RED</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>365548-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM/F12</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11320033</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DNeasy Blood &#38; Tissue Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>69504</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FAST GREEN FCF</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>&#160;F7252-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose-free RPMI 1640</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11879020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IWR1</td>
			<td>Selleck</td>
			<td>S7086</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>lactic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>L6661</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>BD Biosciences</td>
			<td>BD356234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>mTeSR1</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>72562</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O.C.T. Compound</td>
			<td>SAKURA</td>
			<td>4583</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformaldehyde</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>158127</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PowerUP SYBR Green MasterMix kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>A25742</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI1640</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>11875119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>STEMdif Cardiomyocyte Freezing Medium/STEMdiff</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>5030</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>STEMdiff Cardiomyocyte Support Medium</td>
			<td>Stem Cell Technologies</td>
			<td>5027</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triton X-100</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>T8787</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ultrasound coupling agent</td>
			<td>CARENT</td>
			<td>22396269389</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Y-27632</td>
			<td>Selleck</td>
			<td>S6390</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment and Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Applied Biosystems</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>7500 Real-Time PCR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>cryostat</td>
			<td>Leica</td>
			<td>CM1950</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fluoresence microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX83</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fine anatomical scissors</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>15000-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fine dissecting forceps</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>11255-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro syringe</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>7633</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small animal anesthesia machine</td>
			<td>MATRX</td>
			<td>VMR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultra-high resolution small animal ultrasound imaging system</td>
			<td>VisualSonics</td>
			<td>Vevo 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistical Product and Service Solutions</td>
			<td>IBM</td>
			<td>21</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image J</td>
			<td>NIH</td>
			<td>1.48</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human mitochondrial DNA primers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>the forward primer sequence</td>
			<td>CCGCTACCATAATCATCGCTAT</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>the reverse primer sequence</td>
			<td>TGCTAATACAATGCCAGTCAGG</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

ultrasound-guided induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocyte implantation in myocardial infarcted mice

Основной целью клеточной терапии после инфаркта миокарда (ИМ) является эффективное повышение скорости пересадки клеток, а индуцированные плюрипотентными стволовыми клетками человека кардиомиоциты (hiPSC-CM) являются перспективным источником клеток для восстановления сердца после ишемического повреждения. Однако низкая скорость пересадки является существенным препятствием для эффективной регенерации сердечной ткани после трансплантации. Этот протокол показывает, что многократные чрескожные инъекции hiPSC-CM под ультразвуковым контролем в область ИМ эффективно увеличивают частоту трансплантации клеток. В исследовании также описывается весь процесс культивирования hiPSC-CM, предварительная обработка и методы чрескожной доставки под ультразвуковым контролем. Кроме того, использование митохондриальной ДНК человека помогает обнаружить отсутствие hiPSC-CM в других органах мыши. Наконец, в этой статье описываются изменения сердечной функции, ангиогенеза, размера клеток и апоптоза в инфарктной пограничной зоне у мышей через 4 недели после доставки клеток. Можно сделать вывод, что чрескожная инъекция миокарда левого желудочка под контролем эхокардиографии является осуществимой, относительно инвазивной, удовлетворительной, воспроизводимой и эффективной клеточной терапией.

Эхокардиография для оценки функции левого желудочка мышей в каждой группе показала, что травмы ИМ были эффективно обращены вспять в группе МД (рис. 2А). По сравнению с группой ИМ в группе СД наблюдалась повышенная фракция выброса (ФВ) (с 30% до 35%; Рисунок 2В) и...

Watch this Scientific Journal Video about Ultrasound-Guided Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocyte Implantation in Myocardial Infarcted Mice at JoVE.com

Ultrasound-Guided Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocyte Implantation in Myocardial Infarcted Mice

Доставка клеток под контролем УЗИ вокруг места инфаркта миокарда у мышей является безопасным, эффективным и удобным способом трансплантации клеток.

Индуцированная имплантация плюрипотентных стволовых клеток под контролем УЗИ у мышей с инфарктом миокарда

The key objective of cell therapy after myocardial infarction (MI) is to effectively enhance the cell grafted rate, and human induced pluripotent stem ...

Это первый отчет, демонстрирующий, что чрескожная интрамиокардиальная инъекция кардиомиоцитов под контролем эхокардиографии значительно усиливает репаративные свойства кардиомиоцитов человека, полученных из iPS. Этот метод является осуществимой, удовлетворительной, воспроизводимой, менее инвазивной и эффективной процедурой для проведения терапии кардиомиоцитами, полученными из iPS человека. Мы считаем, что чрескожная интрамиокардиальная доставка является безопасным и эффективным методом местной доставки лекарств при таких заболеваниях, как ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда и сердечная недостаточность.Этим проектом руководят профессор Цзиньфу Ян и профессор Цзюнь Пэн. Продемонстрацией процедуры будут Сюнь Ву, Келе Цинь и Кун Сян, доктор медицинских наук из моей лаборатории, и Ди Ван, доктор философии из ключевой лаборатории сердечно-сосудистых исследований провинции Хунань. Для начала вакуумируйте супернатант культуры из 60-дневной культуры hiPSC-CM.Трижды промойте клетки ПБС. Затем диссоциируют hiPSC-CM на отдельные клетки, используя смесь ферментов отсоединения клеток при 37 градусах Цельсия в течение трех-пяти минут. Соберите клетки в 15-миллилитровую пробирку, содержащую пять миллилитров RPMI плюс среду B27, и перемешайте.Подсчитайте ячейки и рассчитайте общее количество ячеек. Центрифугируйте клеточную суспензию при 300 г в течение двух минут при комнатной температуре. Откажитесь от надосадочной жидкости и ресуспендируйте гранулу в среде поддержки кардиомиоцитов до концентрации 6 х 10 4-х клеток на микролитр.Поместите трубку при температуре 37 градусов Цельсия до этапа инъекции. После того, как мышь достаточно обезболит, зафиксируйте конечности и хвост скотчем. Затем зафиксируйте резцы мыши шелковой нитью и лентой 2/0.Стерилизуйте срединную шею и левую грудную клетку тремя чередующимися раундами бетаина с последующим алкоголем. Сделайте срединный разрез шеи с помощью тонких анатомических ножниц и тонких рассекающих щипцов. Отрежьте несколько передних шейных мышц, чтобы стабилизировать и полностью обнажить трахею.Вставьте иглу для пункции катетера 20-го калибра в качестве трахеальной трубки через рот. Подключите трахеальную трубку к аппарату искусственной вентиляции легких и проверьте движение грудной клетки, чтобы убедиться, что оба легких хорошо вентилируются. Отрегулируйте параметры дыхания.Затем зафиксируйте левую заднюю конечность на нижнюю правую сторону и ослабьте ленту вокруг левой верхней конечности. Тонкими рассекающими ножницами и щипцами выполните торакотомию в трех-четырех межреберных промежутках левой грудной клетки. С помощью щипцов снимите перикард и найдите левую переднюю нисходящую коронарную артерию.Используйте шелковую нить 6/0, чтобы перевязать проксимальный конец артерии. Чтобы убедиться, что модель острого инфаркта миокарда установлена, подождите, пока дистальная сторона артерии в месте перевязки не изменится с красной на белую. Закройте грудную клетку слой за слоем и зашите кожу нитью 4/0.Для фиктивной группы животных выполните все хирургические процедуры, кроме перевязки. В первые две недели после инфаркта миокарда поместите мышей в анестезиологическую коробку, подключенную к 5% изофторану, и проведите интубацию трахеи. За три дня до введения hiPSC-CM вводят циклоспорин А во внутрибрюшинную полость в дозе 10 миллиграмм на килограмм в сутки.Удалите волосы с груди и верхней части живота мыши с помощью крема для депиляции. Подавайте ингаляции изофтораном до тех пор, пока частота сердечных сокращений не будет поддерживаться на уровне от 400 до 500 ударов в минуту. Зафиксируйте конечности и хвост мыши скотчем на консоли обнаружения и установите температуру платформы на уровне 37 градусов по Цельсию.Нанесите ультразвуковое желе на верхнюю часть живота. Используя ветеринарный ультразвуковой датчик высокого разрешения, получите изображения печени мыши. Используя микрошприц объемом пять микролитров, наберите примерно 3 x 10 до 5-го hiPSC-CM.Возьмите шприц и вставьте трехмиллиметровую иглу в левый параксифоидный отросток. Под ультразвуковым контролем следите за верхним краем диафрагмы. Наблюдайте за ритмом и диапазоном дыхания.Вводят в перикард в конце круга выдоха, избегая повреждения печени и легких. Затем получите изображение сердца мыши с длинной осью парастерны с помощью эхокардиографии в B-режиме. Под ультразвуковым контролем вводят 1 x 10 в 5-е клетки hiPSC-CMs в каждую из трех маргинальных областей инфаркта.Снимите ультразвуковой датчик и смойте желе. Отучите мышь от анестезии и верните ее в клетку. Вводите циклоспорин А непрерывно в течение одного месяца после трансплантации.Эхокардиограмма левого желудочка показала, что травмы вследствие инфаркта миокарда были обращены вспять в группе многократной дозы. Трансплантация hiPSC-CM также приводила к увеличению фракции выброса и укорочению фракции. Измерение сердечных параметров с помощью окрашивания Sirius Red и Fast Green показало, что размер инфаркта и объемная доля коллагена уменьшились, тогда как толщина передней стенки левого желудочка увеличилась после трансплантации.Маркировка неспецифического альфа-актина зеленым цветом, DAPI синим цветом и специфическим для человека тропонином Т красным цветом показала наличие трансплантированных клеток в области инфаркта и маргинального инфаркта. Количество и процент трансплантированных клеток были выше в группе многократной дозы по сравнению с однократной дозой. Через 28 дней после инфаркта миокарда в группе многократной дозы наблюдалось увеличение количества клеток, экспрессирующих маркер эндотелиальных клеток I-B4.Окрашивание агглютинина зародышей пшеницы и саркомерного альфа-актинина на кардиомиоцитах показало снижение минимального диаметра волокна. Меньшее количество туннельно-положительных ядер кардиомиоцитов в группе многократной дозы указывало на снижение апоптоза. ПЦР-анализ выявил митохондриальную ДНК человека только в сердце, что свидетельствует о специфической трансплантации.При введении иглы убедитесь, что она входит в полость перикарда вместе с верхним краем диафрагмы и в конце круга выдоха, чтобы избежать травмы печени или легкого.

Research

JoVE Journal

Medicine

Implantation of a Carotid Cuff for Triggering Shear-stress Induced Atherosclerosis in Mice

Имплантация сонной манжеты для запуска Shear-стресс, вызванный атеросклероза у мышей

It is widely accepted that alterations in vascular shear stress trigger the expression of inflammatory genes in endothelial cells and thereby induce ...

Isolation of Cardiomyocyte Nuclei from Post-mortem Tissue

Выделение ядер кардиомиоцитов с Посмертные тканей

Identification of cardiomyocyte nuclei has been challenging in tissue sections as most strategies rely only on cytoplasmic marker proteins1. Rare events ...

Ultrasound-guided Transthoracic Intramyocardial Injection in Mice

Ультразвуковая руководствуясь Трансторакальная интрамиокардиальной впрыска у мышей

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

Substernal Thyroid Biopsy Using Endobronchial Ultrasound-guided Transbronchial Needle Aspiration

Грудиной щитовидной Биопсия Использование Эндобронхиальная ультразвуковым контролем трансбронхиальной пункции

Substernal thyroid goiter (STG) represents about 5.8% of all mediastinal lesions1. There is a wide variation in the published incidence rates due to the ...

Targeted and Selective Treatment of Pluripotent Stem Cell-derived Teratomas Using External Beam Radiation in a Small-animal Model

Целенаправленный и избирательный лечение плюрипотентных стволовых клеток тератомы, используя внешний пучка излучения в модели малого животных

The growing number of victims of &#34;stem cell tourism,&#34; the unregulated transplantation of stem cells worldwide, has raised concerns about the ...

A Cryoinjury Model to Study Myocardial Infarction in the Mouse

Криотравма модель для изучения инфаркта миокарда в мыши

The use of animal models is essential for developing new therapeutic strategies for acute coronary syndrome and its complications. In this article, we ...

Sarcomere Shortening of Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes using Fluorescent-Tagged Sarcomere Proteins.

Саркомерное укорочение кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, с использованием флуоресцентно-помеченных саркомерных белков.

Pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (PSC-CMs) can be produced from both embryonic and induced pluripotent stem (ES/iPS) cells. These cells ...

Endoscopic Ultrasound-Guided Biliary Drainage: Endoscopic Ultrasound-Guided Hepaticogastrostomy in Malignant Biliary Obstruction

Эндоскопический ультразвуковой билиарный дренаж: эндоскопическая ультразвуковая гепатикогастростомия при злокачественной билиарной обструкции

Patients with unresectable malignant biliary obstruction often require biliary drainage to decompress the biliary system. Endoscopic Retrograde ...

Induction of Myocardial Infarction and Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury in Mice

Индукция инфаркта миокарда и ишемически-реперфузионного повреждения миокарда у мышей

Acute myocardial infarction is a common cardiovascular disease with high mortality. Myocardial reperfusion injury can counteract the beneficial effects of ...

Technical Applications of Microelectrode Array and Patch Clamp Recordings on Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Технические применения микроэлектродных массивов и записей зажимов пластырей на кардиомиоцитах, полученных из человеческих плюрипотентных стволовых клеток

Drug-induced cardiotoxicity is the leading cause of drug attrition and withdrawal from the market. Therefore, using appropriate preclinical cardiac safety ...