각 막 조직 공학:는 생체 외에서 의 모델 인간 각 막의 실질 신경 상호 작용

Summary

이 프로토콜에는 새로운 3 차원 생체 외에서 모델을, 어디 각 막 실질 세포와 분화 된 신경 세포 교양 함께 시험에는 두 종류의 세포 상호 작용의 이해를 돕기 위해 설명 합니다.

Abstract

조직 공학 인간 각 막 교체 각 막 시력 손실¹에서 고통을 전세계 약 10 백만 명에 대 한 높은 수요로 인해 상당한 인정을 받고 있다. 가능한 인간 각, 3 차원 (3D) 조직에 중요 한 진행에 대 한 수요를 해결 하기 위해 공학이 했다^2,,34. 이러한 각 막 모델 에서부터 간단한 단층 시스템 3D 전체 두께 각 막 등가물²로 이어지는 다층된 모델.

그러나, 생체 외에서 질병 모델의 맥락에서 3 차원 조직 설계 각 막의 사용 날짜 부족 유사 다층된 3 차원 각 막 조직 구조, 기능, 및 서로 다른 세포 유형 (즉, 신경, 네트워킹을 공부 상피와 기질, 내 피)^2,3. 또한, 생체 외에서 각 막 조직 모델에 대 한 수요는 제약 제품에 대 한 동물 실험을 줄이기 위해 시도에서 증가 했다. 따라서, 더 정교한 모델은 인간의 생리 적 요구 사항, 시스템 일치 하는 데 필요한 그리고 더 환자 인구에 관련 된 모델의 개발은 절대적으로 필요 하다. 각 막에 여러 세포 유형 영향을 받는 질환과 dystrophies Keratoconus, 당뇨병 각 Fuchs, 등을이 모델에 포함 된 기본 인간 각 막 섬유 아 세포 (HCFs) 건강 한 기증자와에서 뉴런에서의 3D 공동 문화 모델 SH SY5Y 셀 라인입니다. 인간의 각 막 조직 내에서 2 개의 세포 유형 사이 상호 작용을 조사 하기 위해 처음으로 수 있습니다. 우리는이 모델 잠재적으로 관련 된 신경 손상 하는 각 막 질환의 신경 기질 상호 작용 하는 근본적인 메커니즘을 해 부 수 믿습니다. 이 3D 모델 vivo에서 각 막 직물의 기본 해 부 및 생리 적 특성을 반영 하 고 수 도구로 사용 될 미래에는 각 막 결함 조사로 동물 테스트 하기 전에 다양 한 에이전트의 효능을 심사.

Introduction

인체 각 막에서는 가장 밀도가 innervated 조직입니다. 신경 터치, 고통, 온도, 다양 한 감각에 대 한 책임은 그리고 또한 상처 치유, 반사, 눈물 분 비^5,,67및 생산에 필수적인 역할을 했습니다. 각 막, 실질 신경 줄기 limbal 총에서 발생 하 고 광선으로 주변 각 막 stroma를 입력 합니다. Stromal 신경 조직 콜라겐 lamellae 평행 이며, 그들은 더 작은 성숙기로 그들은 천박한 기질^5,8쪽으로 진행으로 분기. 상피 층을 관통 하는 신경 섬유를 추가 하 고 따라서, 신경 분포 널리 퍼져 각 막 상피와 기질. 따라서, 신경 분포는 각 막의 건강 하 고 병에 걸린 상태에서 필수적인 역할을 하고있다. 이 프로토콜에서 우리는 vivo에서 stromal 신경 상호 작용을 모방 하는 종류의 첫 번째 모델 소설 3 차원 생체 외에서 의 발전을 공개. 그것은 가장 설립, 잘 특징이 라인 신경 성장을 공부 하는 데 사용 중 SH-SY5Y 셀 라인이이 연구를 위해 사용 했다. SH SY5Y 셀 라인 두 기판 부착 (S 형) 생산 설명 되었으며 neuroblastic (N 형) 세포 transdifferentiation⁹를 받을 수 있습니다. 그 결과,이 셀 라인은 N 형 셀의 트리플 연속 subclone 선택에서 파생 된, 비록 그것은 또한 포함 retinoic 산 및 두뇌 파생 된 사용을 통해 신경 세포로 분화를 겪고 수 S 형 세포의 작은 수 科 요소⁹. 이 당뇨병 성 망막 증 (DM) 및 다른 눈 질병와 관련 된 각 막 합병증의 더 나은 이해로 이어질 수 있는 도구를 제공 합니다. 하 고 눈 질병을 가진 환자에서 신경 세포 배양과 관련 된 어려움 때문에이 3D 생체 외에서 모델 신경 상호 작용을 공부 하 고 각 막 stroma로 신호에 상당한 영향을 제공 합니다.

질병 상태는 종종 매우 큰 규모, 손상 된 삶의 질으로 이어지는 신체의 다양 한 조직 영향을. 눈 dystrophies는 종종 조직의 질병 및 시력의 손실 또는 심지어 영구적인 시력 상실을 리드와 관련 된 일반적인 합병증. 포괄적인 연구는 종종 질병 상태 뿐만 아니라 기저 세포 수준에서 효과의 더 나은 이해를 위해 근본적 이다. 이러한 질병의 효과 연구, 다양 한 생체 외에서 그리고 vivo에서 모델 조직 엔지니어링 응용 프로그램의 도움으로 개발 되었습니다. 각 막 조직 공학 응용 과학^{10,11,12,,1314}, 다양 한 분야에 걸쳐 큰 관심을 얻고 있다 하지만 여전히 주요 제한 중 실제 응용 프로그램을 거부, 감염과 흉터^{10,11,12,,1314}이식 각 막 등. 여러 연구를 성공적으로 개발 하 고 다양 한 생체 외에서 모델^{3,15,,1617,18,} 설립 있다 ^{19,20,21,22,23,,2425,26}. 3 차원 생체 외에서 모델은 가장 유망한와 큰 과학적 관심의. 3D 모델은 더 나은 vivo에서 세포 및 생리 적 이벤트 섬유 증 중 중요 하 고 상처 치유^15,27,,2829거울 알려져 있습니다. 이러한 생체 외에서 모델 각 막 합병증 등 다른 질병 상태를 치료에 새로운 치료 접근을 찾는 중요 한 역할을. 각 막 기능에 신경 분포의 중요 한 역할에도 불구 하 고 약간의 노력이 했다 각 막 조직 설계 구조^2,3내 주변 신경 확산을 촉진. 그러나, 제안 된 3D 생체 외에서 셀 구조는 원하는 조직 기능을 달성 하기 위하여 대상 조직 모방.

당뇨병 각 신경 결함 때문에 여기서 설명 하는 모델에 대 한 명백한 응용 프로그램은, 인간의 생체 외에서 모델 Keratoconus와 Fuchs dystrophies 등 누릴 수 있는 다른 여러 각 막 질환 있다. 우리의 3D 모델이이 전망에서 나온다 고 약 납품을 평가 하기 위해 각 막 직물의 생체 외에서 표현 및 새로운 눈 약의 안전의 개발을 제안.

Protocol

이 프로토콜은 오클라호마 보건 과학 센터의 대학/기관 검토 위원회 (IRB #4509)의 지침을 따릅니다. 프로토콜의 모든 부분 헬싱키의 선언의 신조를 만났다. 각 막 샘플 국가 개발 및 연구 연구소 (NDRI)와 오클라호마 라이온 스 안구 은행에서 얻은 했다. 1입니다. 1 차 셀의 격리 21.5 cm2 무 균 Dulbecco 인산 염 버퍼 식 염 수 (DPBS)의 2 개 mL를 포함 하는 배양 접시에 조직 …

Representative Results

그림 1 은 작업 모델 3D 생체 외에서 단계별 대표 이미지입니다. 첫 번째 단계에서 세포 인간 각 막에서 격리 됩니다. 다음, 그들은 폴 리카 보 네이트 막에 성장 하 고 자기 secreted 3 차원 매트릭스를 비타민 C와 자극. 이 3D 구조 시스템 유도는 다층 세포 vivo에서의 합성-stromal 매트릭스 처럼. 그 후, 신경 세포는 신경 세포 분화를 시작 하 여…

Discussion

여러 연구 결과 각 막 질환의 더 나은 이해를 개발 하는 데 도움이 뿐만 아니라 수 치료를 발견 하는 다양 한 동물 모델 개발에 집중 되었습니다. 그러나, 이러한 연구에서 인 간에 게 중요 한 가치는 확인 되지는 않았습니다. 날짜 하려면, 다양 한 생체 외에서 모델 개발 고 널리 그들의 놀라운 임상 중요성으로 조사 되었습니다. 우리의 이전 설립 3 차원 생체 외에서 모델은 새로운 시?…

Materials

Healthy corneal tissue	NDRI		Samples from donors with no ocular trauma or systemic disease
Dulbecco’s Phosphate Buffered Solution (1X)	Gibco by Life Technologies	14190-144
Sterile forceps	Fischer Scientific	13-812-42	Fisherbrand Dissecting Extra-Fine-Pointed Splinter Forceps
Single edge razor blades	Personna	270100
Sterile surgical scalpel blades No.10	Feather Surgical Blade	2976#10
Eagle’s Minimum Essential Medium	ATCC	30-2003
Fetal Bovine Serum	Atlanta Biologicals	S11550	10% FBS is required for media preparation
Antibiotic-Antimycotic (100X)	Gibco by Life Technologies	15240-062	1% Antibiotic-Antimycotic is required for media preparation
0.05% Trypsin EDTA(1X)	Gibco by Life Technologies	25300062
Polycarbonate membrane inserts with 0.4-μm pores	Corning Costar	3412
2-O-α-Dglucopyranosyl-L-ascorbic acid (Vitamin C)	Sigma-Aldrich	SMB00390-14	A concentration of 0.5 mM should be used for the study
Wax block	VWR	50-949-027
SH-SY5Y Neuroblastoma cells	ATCC	SHSY5YATCC CRL-2266
Retinoic Acid	Sigma-Aldrich	SRP3014-10UG	Final concentration of 10uM needs to be used
BDNF	Sigma-Aldrich	R2625-100MG	Final concentration of 2nM needs to be used
Dimethyl Sulfoxide(DMSO)	VWR-Alfa Aesar	67-68-5	Ultra Pure Grade-Sterile DMSO to be used
Thermo Scientific Nunc Cell Culture Treated EasYFlasks (T25)	Fisher Scientific	12-565-351
Thermo Scientific Nunc Cell Culture Treated EasYFlasks (T75)	Fisher Scientific	12-565-349