Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Электропроводящий эшафот чтобы модулировать и доставить стволовых клеток

Published: April 13, 2018 doi: 10.3791/57367

Summary

Этот протокол описывает изготовление системы культуры клетки позволяют посева стволовых клеток на леске проводящего полимера в vitro электрической стимуляции и последующих в vivo имплантации с помощью стволовых клеток посеян эшафот Миниинвазивная техника.

Abstract

Терапия стволовой клетки стала интересной инсульта терапевтического, но метод оптимального доставки остается неясным. Хотя техника микроинъекции был использован на протяжении десятилетий доставить стволовых клеток в ход модели, этот метод ограничен отсутствием способность манипулировать стволовые клетки до инъекции. Этот документ подробно описывает метод с использованием электропроводных полимеров леску для доставки стволовых клеток. Электрической стимуляции стволовых клеток с использованием проводящих полимеров леску изменяет гены стволовых клеток, участвующих в выживание клетки, воспалительной реакции и синаптическую ремоделирования. После электрические предварительной подготовки, стволовые клетки на эшафот интракраниально пересаживают в мышиной модели окклюзии дистального средней мозговой артерии. Этот протокол описывает мощный метод манипулировать стволовые клетки через проводящего полимера леску и создает новое средство для дальнейшего развития на основе стволовых клеток лечение.

Introduction

Инсульт является второй ведущей причиной смерти в мире и пятой ведущей причиной смерти в Соединенных Штатах. Несмотря на эти высокие показатели смертности лечение инсульта восстановление в настоящее время остается проблема не жизнеспособным медицинской вариантов имеющихся в настоящее время1. В настоящее время около 300 клинических испытаний, занимающихся ишемических инсультов, из которых только 40 использовать стволовые клетки. Предыдущие исследования показали, что терапия стволовой клетки имеют положительное влияние на ход ремонта2,3. Паракринными такие факторы, как мозг нейротрофического фактора (BDNF) и Тромбоспондин-1 (THBS-1) освобожден от пересаженных человека нейронных прародитель клеток (hNPCs) показали улучшение функционального восстановления через механизмы, связанные с увеличением СИНАПС формирования, ангиогенез, дендритных ветвления и новые аксональное прогнозы, а также модуляции иммунной системы4,5,6. Однако методы оптимального доставки стволовых клеток остаются недостижимой.

Проблемой остается доставки успешно стволовых клеток головного мозга. В настоящее время доставить стволовые клетки были введены инъекционные гидрогеля и полимерные строительные леса. Эти методы доставки защиты во время трансплантации стволовых клеток, а также обеспечивают защиту от суровой окружающей среды после инсульта, включая хозяина воспалительной реакции и гипоксических условий7,8,9 , 10. Однако, наиболее часто используемые материалы инертные, который ограничивает использование непрерывной модуляции (то есть, электрической стимуляции) клетки11. Электрическая стимуляция — это подсказка, которая влияет на дифференциации, плотность каналов иона и neurite нарост стволовых клеток12. По сравнению с инертные полимеры проводящие полимеры могут нести текущего позволяя для электростимуляции и манипуляции стволовые клетки2. Однако точный механизм, по которому электрической стимуляции модулирует нейротрофических факторов выпуска (т.е., BDNF и THBS-1) еще не полностью изучены.

В этом протоколе мы описывают шаги для построения клеток культуры системы, состоящей из проводящего полимера леску, политиофен (PPy), что позволяет в vitro электрической стимуляции. Из-за манере, в которой изготовлен в системе культуры клеток последующие Вживление стволовых клеток посеян леску на пери-при инфаркте мозга возможна. Для этой системы мы электрически предпосылкой стволовых клеток на эшафот за короткий период времени до имплантации. После электростимуляции проводящего полимера эшафот, перевозящих клетки успешно имплантируется интракраниально минимально инвазивным методом.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все стволовых клеток и животных процедуры были утверждены Комитетом по надзору исследования стволовых клеток Стэнфордского университета и административной группой Стэнфордского университета на лабораторных животных уход (SCRO-616 и APLAC-31909).

1. травление стекла ITO

  1. Подготовьте Индий оксид олова (ИТО)-крытая стеклянное скольжение, поместив маскирующий агент проводящих стороне стекла.
    Примечание: Большинство коммерческих прозрачная лента может использоваться как маскирующий агент.
    1. Удалите излишки маски с помощью лезвия, оставив только желаемую форму окончательного дизайна Ито распространяется на стекле.
  2. Комбинат 5% (v/v) азотной кислоты и 45% (v/v) HCl в стеклянный стакан внутри зонта для приготовления раствора травления.
    1. Использование горячей плите и термометр для сохранения температуры травления раствор в 70 ° C.
  3. После травления решение достигает 70 ° C, место масках ITO стекла слайд в раствор для 2 минут, чтобы удалить избыток слой Ито.
    Примечание: Ленты маскирующие защищает слой Ито от воздействия кислотного раствора.
  4. Удалить слайд из раствора и промыть его с дейонизированной (DI) H2O.
  5. Осторожно удалите маску и мера сопротивления с помощью мультиметр для обеспечения того, чтобы оставшиеся Ито нетронутыми. Индикация желаемого травлению области должно быть приблизительно 0 Ω.

2. Приготовление раствора пиррол

  1. В 1000 мл стеклянной бутылке растворяют 70 г натрия dodecylbenzenesulfonate (NaDBS) в 600 мл ди H2O.
  2. Как только NaDBS растворяется, добавьте в решение 14 мл 0,2 М пиррол и 386 мл ди H2O.
  3. Охватывать решение с алюминиевой фольгой и хранить при 4 ° C.

3. гальванические из политиофен на стекла ITO

  1. Теплый пиррол решение до комнатной температуры, до тех пор, пока NaDBS полностью перерастворить.
    Примечание: Это занимает около 15-20 минут.
  2. Налейте в стакан 25 мл раствора пиррол.
  3. Подключите травления стекла ITO к мультиметр и погрузите слайд в пиррол раствор.
    1. Убедитесь, что на сторону с 0 Ω сопротивление обращена электрод сравнения платиновой сетки.
  4. Применение электрического тока инициировать гальванического PPy на поверхности Ито, с помощью мультиметра (в настоящее время контролируется на 3 мА/см2 на 4 часа).
  5. Удаление стекла ITO от мультиметра и мыть гальваническим PPy ди H2O для удаления остаточного ПАВ.
  6. Аккуратно отсоедините гальваническим PPy пластина из стекла ITO, с помощью лезвия бритвы.
    1. Магазин PPy пластины при комнатной температуре.

4. Подготовка полидиметилсилоксан (PDMS)

  1. С помощью шпателя и весят блюдо, смешать 18 g базовых агента с 2 g отвердителя и вылейте смесь в формы стекла два 10 х 8 см.
  2. Удалите пузырьки из формы, с помощью вакуумной камере для 15-20 минут.
  3. Место формы в 70 ° C духовке 3 часа.
  4. После охлаждения, используйте плоский шпатель для удаления PDMS из формы.

5. Изготовление палаты в Vitro электростимуляции

  1. Автоклав металлических пластин (WxL, 2,5 см x 12.5 см) и поток клапаны на 120 ° C за 1 час.
  2. С помощью камеры слайд как шаблон, вырежьте две части PDMS.
    Примечание: Одна часть PDMS служит по периметру ячейки камеры с вырезами две смежные квадраты из внутри клетки камеры. Другая часть PDMS является изложение палаты периметра.
    1. Вырезать внутри клеток камеры так что это квадратные формы и соответствует по форме ячеек камеры. Убедитесь, что общая форма обеих частей PDMS прямоугольные и совпадает с камеры слайд.
  3. Слоя материалы как снизу вверх: (1) металлические плита, (2) PDMS (без вырезов), (3) PPy плиты (перпендикулярно PDMS), (4) PDMS (с вырезами) и камера (5) клеток.
  4. Зажим аппарат вместе, как только он полностью выравнивается.
  5. Вырезать две 60 см кусочки металлической проволоки и использовать серебряные пасты для присоединения один провод к каждому концу PPy пластина, которая выступала от внешней камеры. Убедитесь, что провода достаточно долго, чтобы продлить из аппарата за пределами инкубатора.
  6. После того, как вылечить серебряная паста, усиливают и уплотнение проводное соединение с эпоксидной.
    1. Запись сопротивления с помощью мультиметра чтобы убедиться, что поле прикладной является то же самое в каждой камере.
    2. Для имплантации удалите провода; Разожмите ячейки камер и PDMS и затем их отдельно от проводящего эшафот. Измерении имплантированных подмостей — около 1 мм x 3 мм x 0,25 мм.

6. покрытие нейронных прогениторных клеток человека (hNPCs) на PPy

  1. Стерилизуйте сборных камер под УФ светом на 2 часа.
    1. После 1 часа, вращать собравшихся палат 90°.
  2. После стерилизации покрыть поверхность PPy в нижней части камеры с 800 мкл покрытие субстрата и позволяют субстрат для закрепления на PPy табличке в инкубаторе при 37 ° C на 5% CO2 на 1 ч.
  3. После 1 часа удалить супернатант из камер и осторожно промойте с 1 мл DPBS + Ca и Mg на хорошо.
    Примечание: Избегайте мытье поверхности PPy решительно, как это вызовет отряд покрытие субстрата.
  4. Используя свежие клетки СМИ, механически отделить культивируемых клеток для использования с камерами от культуры ткани пластины с нежным закупорить.
    Примечание: Клетки должна быть 90-100% притока при диссоциации.
  5. Собрать hNPC гранул с помощью центрифугирования в 8000 x g за 5 минут.
  6. С помощью Горяева, рассчитывать и Ресуспензируйте клетки на объем 100000 клеток/см2.
  7. Пластина 100000 клеток в каждой камере хорошо (100000 клеток/см2 в 1 мл СМИ).
  8. Возвращение камеры в инкубатор при 37 ° C на уровне 5% CO2.

7. Электрическая стимуляция hNPCs

  1. Один день после посева клетки на камеры, использовать генератор сигнала для применения электрической стимуляции клеток.
  2. До стимуляции удалите старые средства массовой информации из каждой камеры хорошо и пополнить с 800 мкл свежих средств массовой информации.
  3. После того, как средства массовой информации меняется, установите камеры обратно в инкубатор, расширять провода из инкубатора и прикрепить их к генератор сигнала
  4. Стимулирование применить к ячейкам с прямоугольной волны сигнала на ±400 мВ с 100 Гц для 1 h.
  5. После стимуляции удалите провода и инкубировать камер на другой день в инкубаторе набор при 37 ° C с 5% CO2.
  6. Выполнение последующих биологического анализа, включая жизнеспособность клеток и количественных реального времени полимеразной цепной реакции (qRT ПЦР) после производителя протокол.

8. в Vivo PPy имплантации

  1. Выполнение модели инсульта окклюзии дистального средней мозговой артерии (dMCA) на Т клеток недостаточным взрослых крыс мужской обнаженной (NIH-РНЕ 230 ± 30 g) как описано выше2. Выполните имплантации одну неделю пост dMCA окклюзии.
  2. Один день до операции, дать крысы в их клетке воды ампициллин (1 мг/мл).
  3. Анестезировать крыса в камеру всасывание с помощью 0,5 - 3% мг/кг изофлюрановая через вдыхание.
  4. Подтвердите анестезии крысы, отсутствие мыс щепотку рефлекторной реакции.
    1. В то время как животное под наркозом, продолжать следить за ее цвет мембраны, ритм дыхания и ректальной температуры каждые 15 минут.
  5. После подтверждения анестезии, примените искусственные слезы на глазах крыса для предотвращения сухости.
  6. Обеспечить поддержание асептической техники во время этой процедуры с помощью стерильных перчаток и стерильные хирургические Пелерина13. Стерильные хирургические инструменты держите в поле стерильным.
  7. В то время как крыса под наркозом, дрель Краниэктомия выше левой коры. Откройте Дура.
    1. Удаление твердой мозговой оболочки из мозга с помощью микро тонкий Хирургические иглы.
  8. Имплантат проводящих подмости от в vitro систему крысиный коры.
    Примечание: Для наших экспериментов, мы имплантированном подмости от в пробирке 3 день после hNPC покрытие.
    1. Место имплантат главным образом на полутени коры медиальнее поражения инсульта.
  9. После того, как леска помещается, место surgicel над имплантатом для предотвращения движения с закрытием кожи.
  10. Шов раны закрыты и подкожно вводить крыс с бупренорфин SR в дозе 1 мг/кг для управления боли, связанные с стереотаксической хирургии и dMCA окклюзии.
  11. Поместите крыса в клетке восстановления, как он приходит в сознание.
    1. Никогда не оставляйте животное без присмотра, пока он находится в бессознательном состоянии.
    2. Не размещайте животное с другими, до тех пор, пока она полностью получила сознания.
  12. Мониторинг животных ежедневно для признаков боли в том числе потеря массы тела, снижение питания/водозабора, снижение груминг/неопрятный пальто, повышенного/снижение спонтанной активности, ненормальное положение, обезвоживания/кожи палаток, запавшие глаза, скрываться, членовредительство, учащенное дыхание, открытым ртом, дыхание, твичинг, дрожь, тремор и вокализации.
    1. Мониторинг животных ежедневно до тех пор, пока кажется, что они еды, питья, груминг и набирает вес; и затем еженедельно после увеличения веса.
  13. Ранние euthanization CO2 при вдыхании и вторичных подтверждение euthanization (чтобы обеспечить животное не возродится из-за нормального кислорода поставок должность CO2 ингаляции) будет происходить любое животное, которое представляется не есть, пить и набирать вес после первоначального хирургической процедуры; появляется боль; или появляется не в состоянии завершить поведенческие тесты из-за большего, чем ожидалось дефицит мотор коры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Схема, показанный на рисунке 1 представляет общий процесс электрической стимуляции hNPCs и потенциальных нисходящие приложения. Текущее ограничение в клеточной терапии является, что стволовые клетки подвергаются суровой окружающей среды после трансплантации, включая воспаление и ишемического условий. Эти трудные условия могут ограничить их терапевтическую эффективность14,15. Использование проводящего эшафот чтобы защищать hNPCs от этой среды могут увеличить hNPCs терапевтические преимущества через электрические предварительной подготовки. Первым шагом в этой технике доставка стволовых клеток является развитие проводящих леску с использованием гальванических подход2,16. Мы характеризуется биосовместимость подмостей и оптимизированы электрические предварительной характеристики с hNPCs. Элементы управления были определены как кератоз стволовых клеток, выращенных на тарелку культуры ткани.

Различных напряжений были оценены определить безопасность электрической стимуляции и максимизировать эффективность предварительной. Для обеспечения же приложенного поля в каждой камере, сопротивление собраны камеры была измерена с помощью мультиметра (сопротивление (ом, Ω) камер были примерно 10 kΩ и resistivity≈3 Ωm). Согласно коммерческим поставщиком используется hNPCs показали без существенных цитотоксичность в нормальной культуры систем. hNPCs с или без воздействия электрической стимуляции окрашивали анализов жизнеспособность клеток (Live: зеленый; Мертвых: красный) (Рисунок 2). Эти результаты показывают, что hNPCs были жизнеспособными после электростимуляции (±400 МВ, 100 Гц в течение 1 ч). Чтобы проверить жизнеспособность assay клетки, мы провели клеток жизнеспособности тестирования с помощью резазурина пробирного. Результаты также показывают без существенных цитотоксичность электрической стимуляции на hNPCs.

Наши предыдущие данные в vivo показали, что паракринными факторы освобожден от hNPCs (SD56, НПС, полученные из эмбриональных стволовых клеток) с воздействием электрической стимуляции улучшить восстановление после инсульта2. Для дальнейшего изучения кандидата факторов, известных важной в ход восстановления, которые выпускаются от hNPC (биомедицинских Аруна, НИПы, полученные из эмбриональных стволовых клеток), были оценены BDNF и THBS-1. Эти факторы были широко изучены из-за их роль в нейрональных нарост и увеличение к ячейке взаимодействия17,18. Чтобы исследовать эффективность электрической стимуляции на изменения транскриптом BDNF и THBS-1, qRT ПЦР была выполнена, включая гены BDNF и THBS-1 с GAPDH как уборка ген. Примерно 1 мкг всего РНК была обратной транскрипции в cDNA согласно протоколу производителя. Нормализованное фолд изменения соотношения были рассчитаны методом ΔΔCt, сравнивая выражение гена в hNPCs на PPy и hNPCs на PPy с воздействием электрической стимуляции. Статистический анализ показал значительное upregulations в выражении гена BDNF и THBS-1 между группами, которые электрически стимуляции зависимых (p ≤0.01) (рис. 3). Эти данные предполагает, что оптимизация позволяет максимизировать эффективность hNPC без значительных клеточной смерти.

Figure 1
Рисунок 1 . В пробирке проводящих полимеров эшафот системы для электрической стимуляции. (A) камеру слайд помещается поверх плиты PPy. (B) схема показывает изготовления камеры электростимуляции в пробирке с hNPCs покрытием на поверхности PPy. Клапаны используются для держать слайд камеры, PDMS, PPy и металлические плита вместе. (C) изображения камеры. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 . Assay жизнеспособности клетки в hNPCs с или без электрической стимуляции. (A) гистограммы, демонстрируя живой клетки окрашивали Флуорексон ам. Представленные данные являются среднее ± с.д.; n = 4. С помощью резазурина assay жизнеспособности клетки ((B)) . Гистограмма показывает, что там было не цитотоксичность электрической стимуляции на hNPCs; n = 4. (C) изображения жизнеспособность клеток пробирного до и после лечения электрической стимуляции. Зеленый сигнал указывает живых клеток (Флуорексон am), а красный сигнал мертвые клетки (EtHD-1). ES указывает электрической стимуляции. ES + или - указывает на наличие или отсутствие электрической стимуляции на клетки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 . Изменения выражения гена с электрической стимуляции. Диаграммы демонстрируют сложить изменения выражения гена BDNF (A) и THBS1 (B) в hNPCs (** указывает статистически значимые между электрически предвзятое и все другие группы, p < 0.01, ошибка бары шоу с.д.; n = 4, односторонний дисперсионный анализ ). Отрицательной указывает элемент управления, где клетки были культивированный на пластине регулярные культуры ткани. ES + или - указывает на наличие или отсутствие электрической стимуляции на клетки. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Растущих доказательств показал обещание стволовых клеток как Роман ход терапии. Это обещание привела к значительные усилия для продвижения в постели с по меньшей мере 40 текущих или завершенных клинических испытаний клеточной терапии. Инсульта патологии предлагает уникальный неврологические расстройства, что поддается терапии стволовой клетки, потому что после острого оскорбление, не существует нейродегенеративных процесса предотвращения восстановления. Точный механизм стволовых клеток расширение инсульта восстановления остается неясным. Ангиогенез, synaptogenesis и синаптических реконструкции было показано важное значение. При удалении важных молекул для формирования синапсов BDNF и THBS-1, инсульта восстановление является нарушением6,19. hNPCs улучшились функциональное восстановление после инсульта в многочисленных животных моделей,2021. Механизмы hNPCs эффект остается полностью не поняты, и метод доставки идеальной для этих клеток неизвестна. Путем разработки системы, которая позволяет манипулировать важных молекул, образующихся при hNPCs, один может помочь дифференцировать неотъемлемой восстановления механизмов и оптимизировать стволовых клеток.

Проблемой остается доставки успешно клеток головного мозга. В настоящее время был разработан ряд технологий, с использованием различных биоматериала леса систем для доставки стволовых клеток для повышения выживаемости и интеграции стволовых клеток9,10. Однако из-за инертного характеристики этих материалов, трудно модулировать после их трансплантации стволовых клеток.

Эта статья описывает метод с использованием PPy леску электрически манипулировать транскриптом hNPCs как показано upregulation BDNF и THBS-1 в наших данных qRT-PCR. Наши предыдущие исследования показали, что увеличение в выражении VEGFA на hNPCs после воздействия электрической стимуляции улучшить функциональное восстановление после инсульта2. Здесь мы демонстрируем, что дополнительные нейротрофических факторов таких как BDNF и THBS-1 также модулируются после воздействия электрической стимуляции в различных hNPC клеток линии, показаны, что наша система может быть использована с многочисленными клеточных линий.

Во время изготовления камеры электростимуляции в пробирке важно, что металлическая проволока полностью подключен к PPy пластину, используя Серебряная краска и эпоксидной смолы. Если это подключение не звук, он вызывает различные электрические поля даже с теми же параметрами. Кроме того порой СМИ может пролиться после Ассамблеи системе леса. Для решения этой проблемы, вакуумные смазка может применяться для герметизации пространства между PDMS и PPy плиты с осторожностью не применять к поверхности клетки сидинга. Одно ограничение PPy плиты ввиду непрозрачного характера является ограничение проверки confluency клеток с стандартным световой микроскопии.

Преимущество метода, описанного в настоящем Протоколе для модуляции hNPCs позволяет помочь определить механистический изменения клеток. В настоящее время электрические модуляции не обращались с помощью обычных Гидрогель или инертные строительные леса. После электростимуляция с помощью PPy лески hNPCs может поставляться без удаления с поверхности полимера с моделью в естественных условиях . Разработка методов для дальнейшего изучения болезни модели применения стволовых клеток позволяет нам лучше дизайн трансляционная приложений. Электрические предварительной подход, стало возможным благодаря системе проводящего полимера, может применяться для различных типов клеток и позволяет для лучшего понимания влияния электростимуляции на ячейку. Возможность оптимизации ячейках в витро и затем без дальнейших манипуляций (например, пассированый или удаления) позволяет для тестирования этих манипуляций в пробирке в в естественных условиях болезнь государствах, таких как инсульт. Конечная цель заключается в том, чтобы использовать новые методы, такие как описанные проводящего полимера леску, заранее ход терапии и улучшить понимание механизмов восстановления инсульта.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют никаких конфликтов интересов объявить с этой работой.

Acknowledgments

Мы благодарим д-р Kati Andreasson (Кафедра неврологии и неврологических наук, Стэнфордский университет) для использования машины qRT-PCR. Работа была поддержана национальными институтами здравоохранения грантов K08NS098876 (для P.M.G.) и Стэнфордский Школы медицины Дин докторской стипендии (B.O.).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
FGF-Basic Invitrogen CTP0261 20 ng/mL for working media
Matrigel Corning cb40234a 1:200 dilution
LIF Protein, Recom. Hum. (10 µg/mL) EMD Millipore LIF1010 10 ng/mL for working media
Sylgard 184 silicone 3.9 kg Fisherbrand NC0162601
Hydrochloric acid Fisherbrand SA56-4
Nitric Acid Concentrate (Certified) ACS, Fisher Chemical Fisherbrand SA95
ITO Glass Delta Technologies CG-40IN-0115
Sodium dodecylbenzenesulfonate Sigma 289957-1KG
Pyrrole Sigma 131709-500ML Protect pyrrole solution from light and room temperature
8 well glass slide chambers Thermo Sci Nuc  125658 Detach the cell chamber and keep it under sterilized conditions
Flat-Surface Bracket, 3"x1" McMaster-Carr  1030A4
TWO PART SILVER PAINT 14G Electron Microscopy Sciences  1264214 Mix two parts (1:1) in plastic plate
DPBS, 1x, with Ca and Mg, No Phenol Red Genesse  25-508C
AB2 ArunA Neural Cell Culture Media Kit Aruna Biomedical  ABNS7013.2
hNP1 Human Neural Progenitor Expansion Kit Aruna Biomedical   hNP7013.1
Noncontact Flow-Adjustment Valve, Nickel-Plated Brass, for 3/32" to 5/8" Tube OD McMaster-Carr  5330K22
Multimeter Keysight  E3641A
Wavefoam generator Keysight 33210A-10MHz
Pt meshes Sigma-Aldrich  298107-425MG Reference electrode with dimensions, 1x1 cm
LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity Kit, for mammalian cells Thermo Fisher Scientific  L3224
BDNF Thermo Fisher Scientific  Hs02718934_s1
THBS1 Thermo Fisher Scientific  Hs00962908_m1
GAPDH Thermo Fisher Scientific  Hs02758991_g1
RNeasy Mini Kit (250) Qiagen 74106
QIAshredder (250) Qiagen 79656
RNase-Free DNase Set (50) QIAGEN 79254
iScript cDNA Synthesis Kit, 100 x 20 µL rxns BIORAD 1708891
TaqMan Gene Expression Master Mix Thermo Fisher Scientific  4369510
7-8 Week Old, male, RNU Rats NCI-Frederick
4-0 Ethicon Silk Suture eSutures.com 683G
Isoflurane Henry Schein 29405
V-1 Tabletop Laboratory Animal Anesthesia System VetEquip 901806
Surgicel Original Absorbable Hemostat Ethicon 1952
Lab Standard Stereotaxic Instrument, Rat Stoelting 51600
Kimberly-Clark Professional Safeskin Purple Nitrile Sterile Exam Gloves Fisherbrand 19-063-130
Sterile Drape Medline DYNJSD1092
Thermo Scientific Shandon Stainless-Steel Scalpel Blade Handle, Holds No. 20-25 Blades Fisherbrand 53-34
Walter Stern Scalpel Blade Series 300 Fisherbrand 17-654-456
QuantStudio 6 Flex Real-Time PCR System Thermo Fisher Scientific 4484642
Frazier Micro Dissecting Hook Harvard Apparatus 52-2706

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Moskowitz, M. A., Lo, E. H., Iadecola, C. The Science of Stroke: Mechanisms in Search of Treatments. Neuron. 67 (2), 181-198 (2010).
  2. George, P. M., et al. Electrical Preconditioning of Stem Cells with a Conductive Polymer Scaffold Enhances Stroke Recovery. Biomaterials. 142, 31-40 (2017).
  3. Steinberg, G. K., et al. Clinical Outcomes of Transplanted Modified Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells in Stroke: A Phase 1/2a Study. Stroke. 47 (7), 1817-1824 (2016).
  4. George, P. M., Steinberg, G. K. Novel Stroke Therapeutics: Unraveling Stroke Pathophysiology and Its Impact on Clinical Treatments. Neuron. 87 (2), 297-309 (2015).
  5. Schabitz, W. R., et al. Intravenous Brain-Derived Neurotrophic Factor Enhances Poststroke Sensorimotor Recovery and Stimulates Neurogenesis. Stroke. 38 (7), 2165-2172 (2007).
  6. Liauw, J., et al. Thrombospondins 1 and 2 Are Necessary For Synaptic Plasticity and Functional Recovery After Stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 28 (10), 1722-1732 (2008).
  7. Cantu, D. A., Hematti, P., Kao, W. J. Cell Encapsulating Biomaterial Regulates Mesenchymal Stromal/Stem Cell Differentiation and Macrophage Immunophenotype. Stem Cells Translational Medicine. 1 (10), 740-749 (2012).
  8. Chaudhuri, O., et al. Hydrogels with Tunable Stress Relaxation Regulate Stem Cell Fate and Activity. Nat Mater. 15 (3), 326-334 (2016).
  9. Ballios, B. G., et al. A Hyaluronan-Based Injectable Hydrogel Improves the Survival and Integration of Stem Cell Progeny following Transplantation. Stem Cell Reports. 4 (6), 1031-1045 (2015).
  10. Mothe, A. J., Tam, R. Y., Zahir, T., Tator, C. H., Shoichet, M. S. Repair of the Injured Spinal Cord by Transplantation of Neural Stem Cells in a hyaluronan-based hydrogel. Biomaterials. 34 (15), 3775-3783 (2013).
  11. Saini, M., Singh, Y., Arora, P., Arora, V., Jain, K. Implant Biomaterials: A Comprehensive Review. World J Clin Cases. 3 (1), 52-57 (2015).
  12. Huang, Y., Li, Y., Chen, J., Zhou, H., Tan, S. Electrical Stimulation Elicits Neural Stem Cells Activation: New Perspectives in CNS Repair. Front Hum Neurosci. 9, (2015).
  13. Pritchett-Corning, K. R., Mulder, G. B., Luo, Y., White, W. J. Principles of Rodent Surgery for the New Surgeon. J Vis Exp. (47), (2011).
  14. Abdelwahid, E., et al. Stem Cell Death and Survival in Heart Regeneration and Repair. Apoptosis. 21 (3), 252-268 (2016).
  15. Wang, X., et al. The Clinical Status of Stem Cell Therapy for Ischemic Cardiomyopathy. Stem Cells Int. 2015, (2015).
  16. George, P. M., et al. Fabrication and Biocompatibility of Polypyrrole Implants Suitable for Neural Prosthetics. Biomaterials. 26 (17), 3511-3519 (2005).
  17. Aravamudan, B., Thompson, M., Pabelick, C., Prakash, Y. S. Brain-Derived Neurotrophic Factor Induces Proliferation of Human Airway Smooth Muscle Cells. J Cell Mol Med. 16 (4), 812-823 (2012).
  18. Lopes, N., et al. Thrombospondin 2 Regulates Cell Proliferation Induced by Rac1 Redox-Dependent Signaling. Mol Cell Biol. 23 (15), 5401-5408 (2003).
  19. Ploughman, M., et al. Brain-Derived Neurotrophic Factor Contributes to Recovery of Skilled Reaching After Focal Ischemia in Rats. Stroke. 40 (4), 1490-1495 (2009).
  20. Baker, E. W., et al. Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Stem Cell Therapy Enhances Recovery in an Ischemic Stroke Pig Model. Sci Rep. 7 (1), 10075 (2017).
  21. Bacigaluppi, M., et al. Neural Stem Cell Transplantation Induces Stroke Recovery by Upregulating Glutamate Transporter GLT-1 in Astrocytes. J Neurosci. 36 (41), 10529-10544 (2016).

Tags

Биоинженерия выпуск 134 пиррол электрической стимуляции нейронные прогениторных клеток проводящих полимеров инсульт стволовых клеток
Электропроводящий эшафот чтобы модулировать и доставить стволовых клеток
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Oh, B., Levinson, A., Lam, V., Song, More

Oh, B., Levinson, A., Lam, V., Song, S., George, P. Electrically Conductive Scaffold to Modulate and Deliver Stem Cells. J. Vis. Exp. (134), e57367, doi:10.3791/57367 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter