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

Detta arbete stöddes av den stora forskningsplanen för National Natural Science Foundation of China (nr 91539111 till JY), Key Project of Science and Technology of Hunan Province (nr 2020SK53420 till JY) och The Science and Technology Innovation Program of Hunan Province (2021RC2106 till CF).

Alla djurförsök i denna studie granskades och godkändes av etikkommittén vid Second Xiangya Hospital of Central South University. Se materialförteckningen för detaljer om alla material och utrustning som används i detta protokoll. Tidslinjerna för cellinjektion, avbildning och eutansi är följande: t0- inducera infarkt, t1 vecka- bild- och implantatceller, t2 veckor- bild- och implantatceller, t4 veckor- slutlig avbildning, eutanasi och vävnadsinsamling.
1. hiP...

<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>

De kritiska stegen i denna studie inkluderar hiPSC-odling, kardiomyocytdifferentiering, hiPSC-CM-rening och hiPSC-CM-transplantation till mushjärtinfarktstället. Nyckeln är att använda hjärtultraljud för att transkutant styra behandlingen mot infarktstället vid kanten av infarktet där hiPSC-CMs injicerades i området.
Med förlängningen av odlingstiden förändras hiPSC-CM-fenotypen i morfologi (större cellstorlek), struktur (muskel, fibrilldensitet, arrangemang, mikroskopiska cellkl...

När akut MI inträffar dör myokardceller i infarktområdet snabbt på grund av ischemi och hypoxi. Flera inflammatoriska faktorer frigörs efter celldöd och bristning, medan inflammatoriska celler infiltrerar den infarkterade platsen för att orsaka inflammation1. Signifikant ersätter fibroblaster och kollagen, båda utan kontraktilitet och elektrisk ledningsförmåga, myokardcellerna i infarktplatsen för att bilda ärrvävnad. På grund av den begränsade regenereringskapaciteten hos kardiomyocyter hos vuxna däggdjur är livskraftig vävnad som bildas efter ett stort infarktområde vanligtvis inte tillräcklig för att upprätthålla tillräcklig hjärtminutvolym2. MI orsakar hjärtsvikt, och i svåra fall av hjärtsvikt kan patienter endast förlita sig på hjärttransplantationer eller ventrikulära hjälpmedel för att upprätthålla normala hjärtfunktioner 3,4.
Efter MI är den ideala behandlingsstrategin att ersätta de döda kardiomyocyterna med nybildade kardiomyocyter, som bildar elektromekanisk koppling med friska vävnader. Behandlingsalternativ har dock vanligtvis antagit myokardiell räddning snarare än ersättning. För närvarande är stamcells- och stamcellsbaserade terapier bland de mest lovande strategierna för att främja myokardiell reparation efter MI5. Transplantationen av dessa celler har dock flera problem, främst oförmågan hos vuxna stamceller att differentiera till kardiomyocyter och deras korta livslängd6.
De etiska frågorna i samband med användningen av embryonala stamceller (ES) kan kringgås av iPSC, som är en lovande källa till celler. Dessutom har iPSC starka självförnyelsefunktioner och kan differentieras till kardiomyocyter7. Studier har visat att hiPSC-CMs transplanterade till MI-platsen kan överleva och bilda gapkorsningar med värdceller 8,9. Men eftersom dessa transplanterade celler är belägna i mikromiljön av ischemi och inflammation är deras överlevnad extremt låg10,11.
Flera metoder har etablerats för att förbättra överlevnaden av transplanterade celler, såsom hypoxi och värmechockförbehandling av transplanterade celler12,13, genetisk modifiering 14,15 och samtidig transplantation av celler och kapillärer 16. Tyvärr är de flesta metoder begränsade av komplexitet och höga kostnader. Därför föreslår den aktuella studien en reproducerbar, bekväm, relativt invasiv och effektiv hiPSC-CM-leveransmetod.
Ultraljudstyrd intramyokardiell cellinjektion kan utföras med endast en högupplöst liten veterinärultraljudsmaskin och en mikroinjektor, oavsett plats. Under ultraljudsvägledning är direkt leverans av celler under xiphoidprocessen från perikardiet till myokardiet hos möss ett säkert protokoll som undviker lever- och lungskador. Denna metod kan kombineras samtidigt med annan teknik för att avsevärt förbättra överlevnadsgraden för transplanterade celler.

<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

Huvudsyftet med cellterapi efter hjärtinfarkt (MI) är att effektivt förbättra den celltransplanterade hastigheten, och humaninducerade pluripotenta stamcellshärledda kardiomyocyter (hiPSC-CM) är en lovande cellkälla för hjärtreparation efter ischemisk skada. En låg ympad hastighet är emellertid ett signifikant hinder för effektiv hjärtvävnadsregenerering efter transplantation. Detta protokoll visar att flera hiPSC-CM ultraljudsstyrda perkutana injektioner i ett MI-område effektivt ökar celltransplantationshastigheten. Studien beskriver också hela hiPSC-CM-odlingsprocessen, förbehandling och ultraljudsstyrda perkutana leveransmetoder. Dessutom hjälper användningen av humant mitokondriellt DNA att upptäcka frånvaron av hiPSC-CM i andra musorgan. Slutligen beskriver detta dokument förändringarna i hjärtfunktion, angiogenes, cellstorlek och apoptos vid den infarkterade gränszonen hos möss 4 veckor efter cellleverans. Man kan dra slutsatsen att ekokardiografistyrd perkutan injektion av vänster ventrikulär myokardium är en genomförbar, relativt invasiv, tillfredsställande, repeterbar och effektiv cellterapi.

Ekokardiografi för utvärdering av vänster ventrikulär funktion hos mössen i varje grupp avslöjade att MI-skadorna effektivt reverserades i MD-gruppen (figur 2A). Jämfört med MI-gruppen visade SD-gruppen ökad ejektionsfraktion (EF) (från 30% till 35%; Figur 2B) och fraktionsförkortning (FS) (från 18% till 22%; Figur 2C) efter MI. Det är dock ännu viktigare att notera att flera injektioner av hiPSC-CM i MD-gruppmössen p...

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

Ultraljudstyrd cellleverans runt platsen för hjärtinfarkt hos möss är ett säkert, effektivt och bekvämt sätt att celltransplantation.

Ultraljudstyrd inducerad pluripotent stamcellshärledd kardiomyocytimplantation hos myokardinfarktmöss

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

Detta är den första rapporten som visar att ekokardiografistyrd, perkutan intramyokardiell injektion av kardiomyocyter signifikant förbättrar den reparativa egenskapen hos humana iPS-härledda kardiomyocyter. Denna metod är genomförbar, tillfredsställande, repeterbar, mindre invasiv och effektiv procedur för att leverera human iPS-härledd kardiomyocytbehandling. Vi tror att perkutan intramyokardiell förlossning är en säker och effektiv metod för lokal läkemedelstillförsel för sjukdomar som ischemisk hjärtsjukdom, hjärtinfarkt och hjärtsvikt.Detta projekt övervakas av professor Jinfu Yang och professor Jun Peng. demonstrera förfarandet kommer att vara Xun Wu, Kele Qin och Kun Xiang, MD PhDs från mitt laboratorium och Di Wang, en doktorsexamen från Hunan Provincial Key Laboratory of Cardiovascular Research. Börja med att suga upp kultursupernatanten från en 60-dagars kultur av hiPSC-CM.Tvätta cellerna med PBS tre gånger. Dissociera sedan hiPSC-CMs i enskilda celler med hjälp av cellavskiljningsenzymblandningen vid 37 grader Celsius i tre till fem minuter. Samla cellerna i ett 15 ml rör innehållande fem milliliter RPMI plus B27 medium och blanda.Räkna cellerna och beräkna det totala antalet celler. Centrifugera cellsuspensionen vid 300 G i två minuter vid rumstemperatur. Kassera supernatanten och suspendera pelleten i kardiomyocytstödmediet till en koncentration av 6 x 10 av de 4: e cellerna per mikroliter.Placera röret vid 37 grader Celsius tills injektionssteget. När musen är tillräckligt bedövad, fixa lemmarna och svansen med tejp. Fixa sedan mussnittarna med en 2/0 silketråd och tejp.Sterilisera medianhalsen och vänster bröstkorg med tre alternerande omgångar betain följt av alkohol. Gör ett medianhalssnitt med fin anatomisk sax och fina dissekeringspincett. Skär av några främre livmoderhalsmuskler för att stabilisera och helt exponera luftstrupen.Sätt in en 20-gauge kateterpunktionsnål som ett trakealrör genom munnen. Anslut trakealtuben till ventilatorn och kontrollera bröstkorgsrörelsen för att säkerställa att båda lungorna är väl ventilerade. Justera andningsparametrarna.Fixa sedan vänster bakben till nedre högra sidan och lossa tejpen runt vänster övre extremitet. Med fin dissekerande sax och pincett, utför en thorakotomi vid de tre till fyra interkostala utrymmena i vänster bröstkorg. Använd pincett, skala av perikardiet och lokalisera den vänstra främre nedåtgående kransartären.Använd en 6/0 silketråd för att ligera den proximala änden av artären. För att säkerställa att den akuta hjärtinfarktmodellen är etablerad, vänta tills den distala sidan av artären vid ligeringsstället ändras från rött till vitt. Stäng bröstet lager för lager och suturera huden med 4/0 tråd.För skamgruppen av djur, utför alla kirurgiska ingrepp utom ligering. Under de första två veckorna efter hjärtinfarkt, placera mössen i en anestesibox ansluten till 5% isofluoran och utför trakeal intubation. Tre dagar före administrering av hiPSC-CM, injicera cyklosporin A i intraperitonealhålan i en dos av 10 milligram per kg per dag.Ta bort håret från musens bröst och övre buk med hårborttagningskräm. Tillförsel inhalation isofluoran tills hjärtfrekvensen hålls vid 400 till 500 slag per minut. Fäst musbenen och svansen med tejp på detekteringskonsolen och ställ in plattformstemperaturen på 37 grader Celsius.Applicera ultraljudsgelén på övre buken. Använd en högupplöst veterinär ultraljudssond, få musleverbilder. Dra med en mikroliters mikrospruta cirka 3 x 10 till den 5: e hiPSC-CM.Håll sprutan och sätt in en tre millimeter nål vid vänster paraxiphoidprocess. Under ultraljudsvägledning, följ membranets övre kant. Observera andningsrytmen och intervallet.Gå in i perikardiet i slutet av expiratoriska cirkeln och undvik skador på lever och lunga. Skaffa sedan den parasternala långaxelbilden av mushjärtat genom B-mode ekokardiografi. Under ultraljudsvägledning, injicera 1 x 10 till den 5: e hiPSC-CMs celler i var och en av de tre marginella områdena på infarktplatsen.Ta bort ultraljudssonden och skölj av gelén. Avvänja musen från anestesin och återför den till buret. Injicera cyklosporin A kontinuerligt i en månad efter transplantation.Ekokardiogram i vänster kammare visade att skadorna på grund av hjärtinfarkt var reverserade i multipeldosgruppen. Transplantation av hiPSC-CMs resulterade också i ökad ejektionsfraktion och fraktionsförkortning. Mätning av hjärtparametrar med Sirius Red och Fast Green-färgning visade att infarktstorleken och kollagenvolymfraktionen minskade, medan vänster kammares främre väggtjocklek ökade efter transplantation.Märkning för icke-specifikt alfaaktin i grönt, DAPI i blått och humanspecifikt troponin T i rött visade närvaron av transplanterade celler i infarkt och marginellt infarktområde. Antalet och procentandelen transplanterade celler var högre i gruppen med flera doser jämfört med engångsdos. 28 dagar efter hjärtinfarkt visade multipeldosgruppen en ökning av antalet celler som uttrycker endotelcellmarkören, I-B4.Vetegroddsagglutinin och sarkomerisk alfaaktininfärgning på kardiomyocyter visade en minskning av minsta fiberdiameter. Lägre antal tunnelpositiva kardiomyocytkärnor i multipeldosgruppen indikerade minskad apoptos. PCR-analys upptäckte det humana mitokondriella DNA: t endast i hjärtat, vilket visar specifik transplantation.När du sätter in nålen, se till att den kommer in i perikardhålan tillsammans med membranets övre marginal och i slutet av utandningscirkeln för att undvika skada på levern eller lungan.

Research

JoVE Journal

Medicine

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

Implantation av en Carotid Manschett för att utlösa Sear-stress åderförkalkning hos möss

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

Isolering av kardiomyocetisk Kärnor från Post-mortem Tissue

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

Ultrasound-guidad transtorakal Intramyocardial Injection hos möss

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

Substernal Thyroid Biopsi Använda bronkerna Ultraljud-guidad Transbronkiell Needle Aspiration

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

Riktad och selektiv behandling av pluripotenta stamceller-derived Teratom använder externa balk strålning i en liten-djur-modell

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

En Kryoskademodell för att studera hjärtinfarkt i mus

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.

Sarkomisk förkortning av pluripotenta stamcellsbaserade kardiomyocyter med fluorescerande taggade sarkomproteiner.

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

Endoskopisk ultraljudsstyrd gallavvattning: Endoskopisk ultraljudsstyrd hepatikogastrostomi i maligna gallobstruktion

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

Induktion av hjärtinfarkt och myokardiell ischemi-reperfusionsskada hos möss

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

Tekniska tillämpningar av mikroelektrodmatris och patchkläminspelningar på humaninducerade pluripotenta stamcellsderiverade kardiomyocyter

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