Bioréacteur guidé par imagerie pour la génération de tissus des voies respiratoires issus de la bioingénierie

Mohammad Mir; Jiawen Chen; Meghan R. Pinezich; John D. O’Neill; Brandon A. Guenthart; Gordana Vunjak-Novakovic; Jinho Kim

doi:10.3791/63544

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Article de méthode

Bioréacteur guidé par imagerie pour la génération de tissus des voies respiratoires issus de la bioingénierie

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DOI :

10.3791/63544

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6 avril 2022

Mohammad Mir¹ , Jiawen Chen¹ , Meghan R. Pinezich¹ , John D. O’Neill³ , Brandon A. Guenthart⁴ , Gordana Vunjak-Novakovic² , Jinho Kim¹

¹Department of Biomedical Engineering, Stevens Institute of Technology, ²Department of Biomedical Engineering, Columbia University, ³Department of Cell Biology, State University of New York Downstate Medical Center, ⁴Department of Cardiothoracic Surgery, Stanford University

Dans cet article

Résumé

Le protocole décrit un bioréacteur basé sur l’imagerie qui permet l’élimination sélective de l’épithélium endogène de la trachée du rat et la distribution homogène des cellules exogènes à la surface de la lumière, suivie d’une culture in vitro à long terme de la construction du tissu cellulaire.

Résumé

Les lésions répétées des tissus des voies respiratoires peuvent altérer la fonction pulmonaire et causer des maladies pulmonaires chroniques, comme la maladie pulmonaire obstructive chronique. Les progrès de la médecine régénérative et des technologies de bioréacteur offrent des possibilités de produire des tissus fonctionnels et des organes cultivés en laboratoire qui peuvent être utilisés pour dépister des médicaments, modéliser des maladies et concevoir des remplacements tissulaires. Ici, un bioréacteur miniaturisé couplé à une modalité d’imagerie qui permet la visualisation in situ de la lumière interne de la trachée de rat explantée lors de la manipulation et de la culture de tissus in vitro est décrit. À l’aide de ce bioréacteur, le protocole démontre l’élimination sélective guidée par imagerie des composants cellulaires endogènes tout en préservant les caractéristiques biochimiques intrinsèques et l’ultrastructure de la matrice tissulaire des voies respiratoires. En outre, la livraison, la distribution uniforme et la culture prolongée ultérieure de cellules exogènes sur la lumière décellularisée des voies respiratoires avec surveillance optique in situ sont montrées. Les résultats soulignent que le bioréacteur guidé par imagerie peut potentiellement être utilisé pour faciliter la génération de tissus fonctionnels des voies respiratoires in vitro .

Introduction

La surface luminale des voies respiratoires est tapissée d’une couche d’épithélium qui se compose principalement de cellules souches multiciliées, en massue, en gobelet et basales ^1,2. La couche épithéliale sert de mécanisme de défense primaire du poumon, agissant comme une barrière biophysique qui protège le tissu sous-jacent des voies respiratoires contre les agents pathogènes inhalés, les particules ou les gaz chimiques. Il protège le tissu des voies respiratoires par de multiples mécanismes, y compris la formation de jonctions étroites intercellulaires, la clairance mucociliaire et la sécrétion d’....