거꾸로 방향 가압된 주머니 안에 전체 인간의 마음의 decellularization

Summary

이 메서드는 decellularization의 삼투성 충격 및 최소한의 기관 매트릭스 중단 이온 세제의 관류에 따라 간단한 프로토콜을 사용 하 여 복잡 한 단단한 기관 수 있습니다. 그것은 흐름 역학 및 세포질 파편 유출의 실시간 모니터링으로 가압된 주머니 안에 인간의 마음에 대 한 소설 decellularization 기법으로를 구성 됩니다.

Abstract

말기 심장 마비 환자에 대 한 궁극적인 해결책은 장기 이식 이다. 하지만 기증자 마음은 제한 하 고 면역 억제가 필요 하 고, 궁극적으로 거부 발생할 수 있습니다. 기능 만들기, 헌 바이오 인공 심장 이러한 과제를 해결할 수 있습니다. Biofabrication 비 계 및 셀의 구성 하는 심장의 한 옵션입니다. 마이크로 및 매크로 아키텍처 뿐 아니라 조직 특정 구성 자연 비 계는 인간이 나 돼지 등 큰 동물에서 decellularizing 마음에 의해 얻어질 수 있다. Decellularization 3 차원 기질 및 맥 관 구조를 보존 하 고 나중 timepoint에 “cellularization”를 허용 하는 동안 세포 파편에 밖으로 세척 하는 작업이 포함 됩니다. 복잡 한 장기의 관류 decellularization 그를 찾는 우리의 소설에 대문자로 하는 것이 가능, 우리 비 transplantable 인간 심 혼에서 거꾸로 가압된 주머니 안에 배치 하 여 decellularize를 더 “생리” 방법 개발 방향, 제어 압력 하. 가압된 주머니를 사용 하 여의 목적은 대동맥 밸브 폐쇄 그것을 유지 하 고 향상 심근 관류를 통해 압력 그래디언트를 만드는 것입니다. 동시 평가 흐름 역학 및 decellularization 유체 유입 및 파편 유출 모니터링 하는 동안 세포 파편 제거, 간단한 심장 수리를 위해 사용 함으로써 생성 될 수 있는 비 계 (예: 패치로 또는 비 계 밸브) 또는 전체 기관 비 계.

Introduction

심장 마비 환자에서 높은 사망률에 지도 한다. 말기 심장 마비에 대 한 궁극적인 치료 옵션은 여 보세요-이식 합니다. 그러나, 공여 장기의 부족으로이 식 위한 긴 대기 목록 이며 환자 얼굴 후 이식 허들 만성 장기 거부^1,2에 평생 면역 억제에 이르기까지 다양. 바이오 기능 마음 decellularized 인간 크기는 환자 자신의 마음을 다시 채우기로 셀³이러한 장애물 우회 수.

중요 한 단계 “공학”는 마음은 적절 한 혈관과 parenchymal 구조, 구성 및 맞춤 가이드 함수 비의 생성 및 전달된 세포의 조직. 적절 한 프레임 워크의 발판에 시드 셀 환경을 인식 하 고 그 장기의 일환으로 예상된 기능을 수행 해야 합니다. 우리의 의견에 decellularized 기관 기질 (dECM) 이상적인 발판의 필요한 특성을 함유 한다.

기본 맥 관 구조를 이용 하 여 복잡 한 전체 기관 decellularization antegrade 또는 퇴행 성 관류⁴ 섬세 한 3D 기질 및 맥 관 구조^{2, 유지 하면서 세포 구성 요소 제거를 통해 달성 될 수 있다 5,,67}. Vivo에서, 영양소 분배 및 폐기물 제거⁸기능 맥 관 구조 공학 전체 기관 다만에서 중요 하다. 관상 동맥 관류 decellularization 쥐⁴, 또는 돼지^{4,7,,910,11 decellularized 마음 만들기에 효과적인 것으로 입증 되었습니다. ,,1213}및 인간^5,7,14,,1516. 그러나, 밸브, 심 방 및 다른 “얇은” 영역 무결성은 겪을 수 있다.

인간 크기 decellularized 심장 건설 기계는 압력 제어^7,9,10,,1112 또는 주입 흐름 속도 제어^13, 를 사용 하 여 돼지에서 얻어질 수 있다 ¹⁷ 및 압력을 사용 하 여 인간 기증자에서 제어^5,7,,1415. 수직 방향^5,,1516 또는 60 mmHg¹⁴ 에서 제어 하는 압력을 받고 16 일 이상 80-100 mmHg에서 제어 하는 압력을 받고 4-8 일 동안 발생 하는 인간 기증자 심 혼의 decellularization . Antegrade, 압력 제어 decellularization에서 대동맥 밸브 역량 관상 동맥 관류 효율성과 대동맥 루트에서 안정적인 압력 유지에 중요 한 역할을 하고있다. 우리의 이전 작품 심장의 방향을 따라서 끝⁹에서 비 계 무결성 decellularization 절차 동안 관상 동맥 관류 효율이 영향을 밝혔다.

우리의 이전 작품⁹의 계속으로 어떤 점에서 심장 모양의 주머니 전체 심장 decellularization 향상에 추가 됩니다 새로운 개념을 소개 합니다. 대동맥 루트에서 120 mmHg에서 제어 하는 압력을 받고 반대로 지향, 가압된 파우치 안에 배치 하는 인간 심 혼의 decellularization을 설명 합니다. 이 프로토콜 모니터링 흐름 프로필 및 decellularization 절차 관상 동맥 관류 효율성과 세포 파편 제거 평가를 통해 유출 미디어 컬렉션을 포함 합니다. 생 화 확 적인 분석 실험 방법의 효과 테스트 하려면 다음 수행 됩니다.

Protocol

모든 실험에서 텍사스 심장 연구소 윤리 위원회 지침을 준수 됩니다. 1. 기관 준비 참고: 이식에 적합 하지 않은 LifeGift, 텍사스 (http://www.lifegift.org), 비영리 기관 조달 조직 기증 협력 인간의 마음에 승인 동의 연구를 위해 사용 되었다. 마음을 조달, 정 맥으로 마음을 30000 U 덤플링을 달 이다. 안전 하 게 대동맥 정 맥 cardioplegia 봉합 하 고 채워 관류 ?…

Representative Results

Antegrade 120 mmHg의 일정 한 압력 대동맥 관류와 7 일 decellularization, 후 인간의 마음 반투명 (그림 6B) 아닙니다. 마음은 조잡 한 생화학 (DNA, 개 그와 SDS) 분석 (그림 6 c) 최종 decellularized 제품 평가를 위한 19 섹션으로 해 부. Decellularization 과정 전반에 걸쳐 다양 한 압력으로 다른 솔루션의 …

Discussion

우리의 지식을 하려면이 보고서 거꾸로 decellularization 가압된 주머니 안에 인간 심 혼의 흐름 속도 세포 파편 제거의 시간 경과 모니터링에 첫 번째 연구 이다. 심장 모양의 주머니는 심장의 방향을 decellularization 절차에 걸쳐 안정 유지합니다. 잠수 하 고 주머니 안에 전체 마음 반전 탈수를 방지 하 고 때 (심장 무게)에서 대동맥에 과도 한 부담을 최소화는 종래의 직 립 Langendorff 관류 decellularization ?…

Materials

2-0 silk suture	Ethicon	SA85H	Suture used to ligate superior and inferior vena cava
1/4" x 3/8" connector with luer	NovoSci	332023-000	Connect aorta and pulmonary artery
Masterflex platinum-cured silicone tubing	Cole-Parmer	HV-96410-16	Tubing to connect heart chambers/veins
infusion and outflow line	Smiths Medical	MX452FL	For flowing solutions through the vasculature
Polyester pouch (Ampak 400 Series SealPAK Pouches)	Fisher scientific	01-812-17	Pericardium-like pouch for containing heart during decellularization
Snapware Square-Grip Canister	Snapware	1022	1-liter Container used for perfusing heart
Black rubber stoppers	VWR	59586-162	To seal the perfusion container
Peristaltic pump	Harvard Apparatus	881003	To pump fluid through the inflow lines and to drain fluids
2 L aspirator bottle with bottom sidearm	VWR	89001-532	For holding solutions/perfusate
Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay kit	Life Technologies	P7589	For quantifying dsDNA
Calf thymus standard	Sigma	D4522	DNA standard
Blyscan Glycosaminoglycan Assay Kit	Biocolor Ltd	Blyscan #B1000	GAG assay kit
Plate reader	Tecan	Infinite M200 Pro	For analytical assays
GE fluoroscopy	General Electric	OEC 9900 Elite	Angiogram
Visipaque	GE	13233575	Contrast agent