Name: preparation of a non-cardiomyocyte cell suspension for single-cell rna sequencing from a post-myocardial infarction adult mouse heart
Uploaded: 2023-02-03T12:40:00
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この研究は、浙江省自然科学基金(LQ22H020010)の支援を受けました。

すべての実験は、浙江大学の実験動物の世話と使用に関するガイドラインに従って実施され、浙江大学の動物諮問委員会によって承認されました。
1. 左前下行冠動脈結紮術(LAD結紮術)手術
注:8週齢の雄C57BL / 6Jマウスをモデルとして使用しました。心臓はMIの2週間後に採取された。 左前下行冠動脈結紮手術は前述のように実施し、実証<sup c...

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	<li>Reed, G. W., Rossi, J. E., Cannon, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acute+myocardial+infarction.">Acute myocardial infarction.</a> Lancet. 389 (10065), 197-210 (2017).</li><li>Gu, 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=Incident+heart+failure+in+patients+with+coronary+artery+disease+undergoing+percutaneous+coronary+intervention.">Incident heart failure in patients with coronary artery disease undergoing percutaneous coronary intervention.</a> Frontiers in Cardiovascular Medicine. 8, 727727 (2021).</li><li>Frangogiannis, N. 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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=Massively+parallel+single-cell+RNA-seq+for+marker-free+decomposition+of+tissues+into+cell+types.">Massively parallel single-cell RNA-seq for marker-free decomposition of tissues into cell types.</a> Science. 343 (6172), 776-779 (2014).</li><li>Massaia, 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=Single+cell+gene+expression+to+understand+the+dynamic+architecture+of+the+heart.">Single cell gene expression to understand the dynamic architecture of the heart.</a> Frontiers in Cardiovascular Medicine. 5, 167 (2018).</li><li>Papalexi, E., Satija, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-cell+RNA+sequencing+to+explore+immune+cell+heterogeneity.">Single-cell RNA sequencing to explore immune cell heterogeneity.</a> Nature Reviews. 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M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+artery+ligation+and+intramyocardial+injection+in+a+murine+model+of+infarction.">Coronary artery ligation and intramyocardial injection in a murine model of infarction.</a> Journal of Visualized Experiments. (52), e2581 (2011).</li><li>Reichard, A., Asosingh, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Best+practices+for+preparing+a+single+cell+suspension+from+solid+tissues+for+flow+cytometry.">Best practices for preparing a single cell suspension from solid tissues for flow cytometry.</a> Cytometry Part A. 95 (2), 219-226 (2018).</li><li>Gladka, M. 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=Single-cell+sequencing+of+the+healthy+and+diseased+heart+reveals+cytoskeleton-associated+protein+4+as+a+new+modulator+of+fibroblasts+activation.">Single-cell sequencing of the healthy and diseased heart reveals cytoskeleton-associated protein 4 as a new modulator of fibroblasts activation.</a> Circulation. 138 (2), 166-180 (2018).</li><li>Garcia-Flores, V., 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+single-cell+suspensions+from+the+human+placenta.">Preparation of single-cell suspensions from the human placenta.</a> Nature Protocols. , (2022).</li><li>Guez-Barber, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FACS+purification+of+immunolabeled+cell+types+from+adult+rat+brain.">FACS purification of immunolabeled cell types from adult rat brain.</a> Journal of Neuroscience Methods. 203 (1), 10-18 (2012).</li><li>Rheinl&#228;ndera, A., Schravenab, B., Bommhardt, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CD45+in+human+physiology+and+clinical+medicine.">CD45 in human physiology and clinical medicine.</a> Immunology Letters. 196, 22-32 (2018).</li><li>Hua, 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=Single-cell+RNA+sequencing+to+dissect+the+immunological+network+of+autoimmune+myocarditis.">Single-cell RNA sequencing to dissect the immunological network of autoimmune myocarditis.</a> Circulation. 142 (4), 384-400 (2020).</li><li>Grindberg, R. V., 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=RNA-sequencing+from+single+nuclei.">RNA-sequencing from single nuclei.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (49), 19802-19807 (2013).</li><li>Vanden Brink, S. 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=Single-cell+sequencing+reveals+dissociation-induced+gene+expression+in+tissue+subpopulations.">Single-cell sequencing reveals dissociation-induced gene expression in tissue subpopulations.</a> Nature Methods. 14, 935-936 (2017).</li></ol>

この記事は、MI後のマウス心臓から単一の非心筋細胞を分離するためのプロトコルを説明することを目的としています。このプロトコルは、免疫細胞、内皮細胞、線維芽細胞など、MI後の微小環境におけるさまざまな種類の細胞を高品質で分離するために適用できます。シングルセルシーケンシング用の高品質の細胞懸濁液を得るためには、3つの重要な要素が重要です。1つ目は酵素消化の設?...

心筋梗塞(MI)は最も一般的な心血管疾患の1つであり、その死亡率は世界中で増加しています1。MIは周囲の心筋への不十分な血液供給によって引き起こされ、これはアテローム硬化性プラーク破裂で起こる冠状動脈閉塞の結果である可能性があります。経皮的冠動脈インターベンション(PCI)は急性MI患者の死亡率を低下させましたが、MI後の心不全の高い有病率は依然として問題です2。MI後の心不全の根底にある重要な病態生理学は、心臓損傷に対する体の代償反応であり、これには、死んだ心筋を非収縮性線維性瘢痕に置き換えることが含まれます。これらの適応応答は、複数の細胞型と心臓組織細胞との間の相互作用によって媒介される局所炎症に大きく依存しており、この炎症は現在、線維性瘢痕形成を減少させ、したがってMI後の心不全から保護するための潜在的な治療標的と見なされています3,4。興味深いことに、梗塞部位の微小環境は、浸潤細胞の種類とMI 1,5のさまざまな段階で機能に時間依存的な遷移を経験します。多くの研究は、非心筋細胞(例えば、免疫細胞、線維芽細胞、および内皮細胞)が、MI後の炎症および組織修復において中心的な役割を果たすことを示している5,6。近年、シングルセルシーケンシングは、MI後の微小環境における非心筋細胞の関与と機能を解明するための強力なツールとして広く使用されています7,8。これは、MI後の損傷と修復の病態生理学、およびMI後の心不全に対する潜在的な治療法の開発への洞察を提供します。
ハイスループットRNAシーケンシング(RNA-Seq)は、次世代シーケンシング(NGS)7,8,9を使用してトランスクリプトーム全体を詳細に研究するために使用される技術です。最近、scRNA-Seqの開発は生物医学研究分野に革命をもたらしました。従来のバルクシーケンシングと比較して、scRNA-Seqは単一細胞レベルで遺伝子発現プロファイルと転写不均一性を分析します7,8。この技術は、MI後の微小環境における異なる循環細胞タイプを特定し、心筋細胞と非心筋細胞との間の相互作用を明らかにすることにより、MI 9,10の細胞病態生理学の研究を著しく促進する。これらの知見は、MI後心不全の新たな治療標的の解明にも貢献する。一般に、scRNA-seqベースのポストMI実験には、3つの主要なセクションが含まれます:(1)ポストMI動物モデルの確立;(2)細胞懸濁液の調製;(3)サンプルシーケンシングとデータ分析。注目すべきことに、細胞懸濁液の品質が結果の精度を決定するため、細胞懸濁液の調製はscRNA-Seq実験の調製において最も重要なステップです。
このプロトコルは、MI後の心臓組織から非心筋細胞懸濁液を抽出するように設計されています。重要なことに、細胞の生存率と分解能を維持するための特定の詳細が含まれています。一方、マウス用の外科キット、げっ歯類人工呼吸器、遠心分離機など、このプロトコルで使用される機器は、ほとんどの動物実験センターや生物医学研究所で見つけることができるため、このプロトコルの実験コストは比較的低くなっています。さらに、梗塞の時点と部位を変数として考慮する場合、このプロトコルは、特にMI後の合併症について、幅広い臨床シナリオをシミュレートするために適用できます。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acridine Orange / Propidium Iodide Stain</td>
			<td>Logos biosystems</td>
			<td>F23001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automated&#160;Cell&#160;Counter</td>
			<td>Logos biosystems</td>
			<td>L20001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Servicebio</td>
			<td>G5001</td>
			<td>Cytoprotective effect</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cell Counting Slides</td>
			<td>Logos biosystems</td>
			<td>L12001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Collagenase Type IV</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>17104019</td>
			<td>Digestive enzymes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dispase II</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>D4693</td>
			<td>Digestive enzymes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dnase I</td>
			<td>Roche</td>
			<td>11284932001</td>
			<td>Prevent cell clumping</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon&#160;40&#956;m Cell Strainer</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352340</td>
			<td>Remove cell clumps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon&#160;70&#956;m Cell Strainer</td>
			<td>Falcon</td>
			<td>352350</td>
			<td>Remove undigested tissue and clumps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow Cell Sorter</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>B25982</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iodophor</td>
			<td>OU QING SI</td>
			<td>10054963976859</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle Holder</td>
			<td>FST</td>
			<td>12061-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic Forceps</td>
			<td>RWD</td>
			<td>F14012-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ophthalmic Scissors</td>
			<td>RWD</td>
			<td>S11036-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline&#160;</td>
			<td>Servicebio</td>
			<td>G4202-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RBC Lysis Buffer</td>
			<td>Beyotime</td>
			<td>C3702-120ml</td>
			<td>Remove red blood cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rib Retractor</td>
			<td>FST</td>
			<td>17005-04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rodent Ventilator</td>
			<td>Harvard</td>
			<td>730043</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPMI 1640 Medium</td>
			<td>Gibco</td>
			<td>11875093</td>
			<td>Solvent&#160;solution of enzyme</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Scissor</td>
			<td>RWD</td>
			<td>S14014-10</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of a non-cardiomyocyte cell suspension for single-cell rna sequencing from a post-myocardial infarction adult mouse heart

心筋梗塞(MI)は最も一般的な心血管疾患の1つであり、世界中で死亡率が増加しています。非心筋細胞は全心筋細胞集団の半分以上を占め、炎症反応、組織修復、瘢痕形成など、心筋損傷時の適応補償に寄与しています。MI後の心臓微小環境を研究するために、シングルセルRNAシーケンシング(scRNA-seq)は、さまざまな心臓細胞タイプと細胞間コミュニケーションを同定するために広く使用されています。scRNA-seqサンプル調製の手順の中で、細胞生存率はscRNA-seq結果の品質に影響を与える可能性があるため、細胞懸濁液の調製は最も重要なステップの1つです。したがって、MI後のマウス心臓から非心筋細胞懸濁液を調製するための実験プロトコルを設計し、穏やかな消化酵素の選択、消化時間の制御、および蛍光活性化セルソーティング(FACS)の適用による細胞の生存率の向上に特に重点を置いています。最後に、このプロトコルで得られた非心筋細胞懸濁液からCD45+ 細胞を単離し、scRNA-seqを実行しました。

このプロトコルのセクション2を実施することにより、活力の高い単一細胞懸濁液が得られました。しかし、細胞断片はまだ観察できました(図1A)。したがって、蛍光活性化セルソーティング(FACS)を実施して、品質をさらに改善しました16。FACS後、平均細胞サイズは9.6 μmから9.1 μmに減少し (表1)、これはFACSによって細胞懸濁液中の細胞断片?...

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Preparation of a Non-Cardiomyocyte Cell Suspension for Single-Cell RNA Sequencing from a Post-Myocardial Infarction Adult Mouse Heart

ここでは、心筋梗塞後(MI)マウスの心臓から十分な量の生存率の高い単一の非心筋細胞を単離するためのプロトコルについて説明します。これは、その後のシングルセルシーケンシング、フローサイトメトリー解析、および初代細胞培養に使用できます。

心筋梗塞後の成体マウス心臓からのシングルセルRNAシーケンシングのための非心筋細胞懸濁液の調製

Myocardial infarction (MI) is one of the most common cardiovascular diseases, with increasing mortality worldwide. Non-cardiomyocytes account for more ...

私たちのプロトコルは、比較的低コストで単一細胞懸濁液の細胞生存率と単離効率の両方を保証します。実験装置の比較的低いコストと要件は、この技術の主な利点です。シングルセルシーケンシングは、心臓病態生理学における非心筋細胞の不均一性を明らかにし、心臓病の基礎研究と臨床研究のアイデアも提供します。このプロトコルは、免疫細胞の関与などのMI後の心血管環境に関するこの研究に使用することができます。初めての準備では、サンプルペプシンと消化時間に特別な注意を払うことをお勧めします。原稿に記載されているようにバッファーと溶液が調製されたら、2週間前に心筋梗塞を起こした安楽死マウスを手術台の仰臥位に置きます。粘着テープを使用して後肢を固定します。心臓を切除するには、体に70%エタノールをスプレーします。肝臓を避けながら、腹部の皮膚と筋肉を垂直に切開します。心臓に穴を開けずに、胸部を注意深く開き、灌流液が無色になるまで、左心室に予冷PBS溶液をたっぷりと入れます。鉗子を使用して、心臓をそっと持ち上げ、眼科用ハサミでその外側に付着した余分な組織を切り取ります。心臓を1.5ミリリットルの微量遠心チューブ内の1ミリリットルの予冷PBSに入れます。心臓を氷上に置いた24ウェルプレートのウェルに移します。150マイクロリットルの心臓解離緩衝液をウェルにピペットし、ハサミを用いて心臓を1ミリメートルサイズに切断した。ミンチした心臓組織を、5ミリリットルの組織解離バッファーを含む15ミリリットルの遠沈管に移します。チューブをサーモスタットレシプロシェーカーに入れます。サスペンションを20分ごとに10回上下にピペットします。塊や未消化組織を除去するには、25ミリリットルの細胞洗浄バッファーを使用して、70マイクロメートルの細胞ストレーナーを通して細胞懸濁液をろ過します。遠沈管とセルストレーナーをすすぎます。次に、細胞懸濁液を40マイクロメートルのセルストレーナーでろ過し、さらに細胞凝集塊を取り除きます。ろ過した細胞懸濁液を300 x gで摂氏4度で5分間遠心分離します。細胞サンプルを5倍量のRBC溶解バッファーに再懸濁し、室温で5分間インキュベートします。次に、前に示したように、細胞懸濁液と遠心分離機に4容量の細胞洗浄バッファーを追加します。上清を捨てた後、細胞を10ミリリットルの細胞洗浄バッファーに再懸濁し、もう一度遠心分離する。遠心分離の最後に、上清を捨て、ペレットを1ミリリットルの細胞洗浄バッファーに再懸濁します。18マイクロリットルの懸濁液を別の遠沈管に入れ、2マイクロリットルのアクリジンオレンジヨウ化プロピジウム染色溶液を加えます。この染色溶液10マイクロリットルを計数チャンバースライドに加える。自動セルカウンターを使用して細胞数と生存率を評価します。単一細胞心臓懸濁液中に細胞断片が観察された。蛍光活性化セルソーティングは、細胞断片と細胞凝集の割合を効果的に減少させ、平均細胞サイズを減少させました。RNAシーケンシングは、教師なしクラスタリングとT分布の確率的隣接埋め込みの減少によって実証されるように、7種類の免疫細胞の明らかな分離を証明しました。各免疫細胞は、古典的なマーカーの高い発現を示した。心臓組織は、不完全な消化を避けるために十分に小さく切断する必要があり、細胞懸濁液に多くの細胞塊が発生します。このプロトコルによって得られた単一細胞懸濁液は、初代細胞培養のフロー解析にさらに適用することができる。このプロトコルは、心筋感染の微小環境に関する研究に利益をもたらし、研究者が心臓組織を超えて心筋感染を体系的な問題と見なすのに役立つ可能性があります。

Research

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医学

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An Isolated Working Heart System for Large Animal Models

大型動物モデルの絶縁型ワーキングハートシステム

Since its introduction in the late 19th century, the Langendorff isolated heart perfusion apparatus, and the subsequent development of the working heart ...

Permanent Ligation of the Left Anterior Descending Coronary Artery in Mice: A Model of Post-myocardial Infarction Remodelling and Heart Failure

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Unbiased Deep Sequencing of RNA Viruses from Clinical Samples

臨床サンプルからのRNAウイルスの公平なディープシーケンシング

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ラット腎臓からそのまま糸球体を分離する効率的なふるい分け法

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ヘッティンゲンミニピッグとランドレーツ豚における閉胸冠動脈閉塞/再灌流モデルにおける心筋梗塞後心不全

The development of heart failure is the most powerful predictor of long-term mortality in patients surviving acute myocardial infarction (MI). There is an ...