Rats에서 유래한 Decellularized Spleen Matrix의 제작
Summary
탈세포화된 비장 매트릭스(DSM)는 간 조직 공학 분야에서 유망한 응용 분야를 보유하고 있습니다. 이 프로토콜은 쥐 비장 채취, 관류를 통한 탈세포화, 결과 DSM을 평가하여 특성을 확인하는 것을 포함하는 쥐 DSM을 준비하는 절차를 간략하게 설명합니다.
Abstract
간 이식은 말기 간 질환의 주요 치료법입니다. 그러나 기증 장기의 부족과 불충분한 품질로 인해 대체 요법의 개발이 필요합니다. 탈세포화된 간 기질(DLM)을 활용하는 생체 인공 간(BAL)이 유망한 솔루션으로 부상하고 있습니다. 그러나 적절한 DLM을 소싱하는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 탈세포화 비장 기질(DSM)의 사용은 BAL의 기초로 연구되어 쉽게 사용할 수 있는 대안을 제공합니다. 이 연구에서는 쥐의 비장을 채취하고 동결-해동 주기와 탈세포화 시약을 사용한 관류를 조합하여 탈세포화했습니다. 이 프로토콜은 DSM 내에서 세포외 기질(ECM)의 미세 구조와 구성 요소를 보존했습니다. 완전한 탈세포화 공정에는 약 11시간이 소요되어 DSM 내에서 온전한 ECM을 얻을 수 있었습니다. 조직학적 분석을 통해 ECM의 구조와 조성을 유지하면서 세포 성분이 제거되는 것을 확인했습니다. 제시된 프로토콜은 DSM을 획득하기 위한 포괄적인 방법을 제공하여 간 조직 공학 및 세포 치료에 잠재적인 응용 분야를 제공합니다. 이러한 발견은 말기 간 질환 치료를 위한 대체 접근법 개발에 기여합니다.
Introduction
간 이식은 말기 간 질환에 대한 유일한 최종 치료법으로 남아있습니다 1,2,3. 그러나 기증 장기의 심각한 부족과 품질 저하로 인해 대체 치료법의 필요성이 높아졌다4. 재생 의학 분야에서는 탈세포화 간 매트릭스(DLM)를 활용하는 생체 인공 간(BAL)이 유망한 솔루션으로 부상했습니다 5,6,7. DLM은 복잡한 미세혈관 네트워크와 ECM의 구성 요소를 포함한 원래의 간 구조를 보존하여 간 질환을 완화할 수 있는 이식 가능한 BAL을 만들기 위한 골격을 제공합니다.
이러한 약속에도 불구하고 이 기술의 채택은 특히 적합한 DLM을 소싱하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 인간 유래 DLM은 공급이 부족한 반면 동물에서 유래한 DLM은 질병 전염 및 면역 거부 반응의 위험이 있습니다. 혁신적인 접근 방식으로, 우리의 연구는 BAL 8,9,10,11의 기초로 탈세포화 비장 매트릭스(DSM)의 사용을 탐구했습니다. 비장은 문맥 고혈압, 외상성 파열, 특발성 혈소판 감소성 자반증, 심장사 후 헌혈과 같은 다양한 의료 상황에서 더 쉽게 사용할 수 있습니다. 따라서 비장은 연구 목적으로 간보다 더 널리 이용할 수 있습니다. 비장 절제술을 받은 환자는 심각한 질환을 앓고 있지 않아 비장의 불필요 가능성을 더욱 확인시켜줍니다. 비장의 미세환경, 특히 세포외 기질과 정현파는 간의 미세환경과 유사합니다. 따라서 비장은 간세포 이식 연구에서 세포 접착 및 증식에 적합한 장기입니다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 이전 연구에서 DSM은 DLM과 유사한 미세 구조 및 구성 요소를 공유하고 알부민 및 요소 생성을 포함한 간세포의 생존 및 기능을 지원할 수 있음을 입증했습니다. 또한 DSM은 골수 중간엽 줄기 세포의 간 분화를 향상시켜 개선되고 일관된 기능을 제공하는 것으로 나타났습니다.
헤파린으로 처리된 DSM을 사용함으로써 효과적인 단기 항응고 및 부분적인 간 기능 보상을 입증할 수 있는 기능성 BAL을 설계했습니다11. 결과적으로 이 3차원 DSM은 간 조직 공학 및 세포 치료의 발전에 중요한 가능성을 가지고 있습니다. 이 연구에서는 ECM의 미세 구조와 구성 요소를 보존하는 쥐 비장을 채취하고 DSM을 준비하는 자세한 방법을 제시합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
BAL은 말기 간 질환의 치료를 위한 효과적인 접근법이며, 특히 현재 기증 장기의 부족으로 인해 간 이식이 방해를 받는 경우에 효과적이다6. BAL을 생성하기 위한 유망한 옵션은 고유 간의 자연적인 ECM과 혈관 구조를 보존하는 DLM을 활용하는 것입니다. 그러나 인간 DLM의 희소성과 동물 DLM과 관련된 감염 및 면역원성의 잠재적 위험은 상당한 한계를 제시합니다. 이 문제를 해결하기 …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국국가자연과학재단(National Natural Science Foundation of China, 82000624), 산시성 자연과학 기초 연구 프로그램(2022JQ-899 & 2021JM-268), 산시성 혁신 역량 지원 프로그램(Shaanxi Province Innovation Capability Support Program, 2023KJXX-030), 산시성 중점 R&D 계획 대학 공동 프로젝트-중점 프로젝트(2021GXLH-Z-047), 시안교통대학교 제1부속병원 기관 재단(2021HL-42 & 2021HL-21)의 지원을 받았습니다.
Materials
| Anesthesia Machine | Harvard Apparatus | tabletop | animal anesthesia |
| bubble trap | Shandong Weigao Group Medical Polymer Co., Ltd. | pore diameter: 5 μm | prevent air bubbles |
| Buprenorphine | TIPR Pharmaceutical Responsible Co.,Ltd | an analgesic | |
| Hemostatic Forceps | Shanghai Medical Instruments Co., Ltd | J31020 | surgical tool |
| Heparinized Saline | SPH No.1 Biochemical & Pharmaceutical Co., LTD | prevent the formation of thrombosis | |
| Isoflurane | RWD life Science Co. | anesthetic:for the induction and maintenanceof anesthesia | |
| Penicillin-Streptomycin | Beyotime Biotechnology Co., Ltd. | C0222 | antibiotics in vitro to prevent microbial contamination |
| Peristaltic Pump | Baoding Longer Precision Pump Co., Ltd. | BT100-1L | |
| Phosphate-Buffered Saline | Shanghai Titan Scientific Co., Ltd. | 4481228 | phosphoric acid buffer salt solution |
| Silicone Tube | Baoding Longer Precision Pump Co., Ltd. | 2.4×0.8mm | |
| Silk Suture | Yangzhou Jinhuan Medical Instrument Factory | 6-0 and 3-0 | ligate blood vessels |
| Sodium Dodecyl Sulfate | Shanghai Titan Scientific Co., Ltd. | 151-21-3 | ionic detergent, dissolves both cell and nuclear membranes |
| Syringe Pump | Shenzhen Mindray Bio-Medical Electronics Co., Ltd | BeneFusion SP5 | intravenous infusion |
| Triton X-100 | Shanghai Titan Scientific Co., Ltd. | 9002-93-1 | non-ionic detergent, disrupts lipid-lipid, lipid-protein, and DNA-protein interactions |
| Venous Catheter | B. Braun Company | 24G | inserting the spleen artery |
References
- Xu, X. State of the art and perspectives in liver transplantation. Hepatobiliary Pancreat Dis Int. 22 (1), 1-3 (2023).
- Hautz, T., et al. Immune cell dynamics deconvoluted by single-cell RNA sequencing in normothermic machine perfusion of the liver. Nat Commun. 14 (1), 2285 (2023).
- Cardini, B., et al. Live confocal imaging as a novel tool to assess liver quality: insights from a murine model. Transplantation. 104 (12), 2528-2537 (2020).
- Ding, Y., et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes: a promising therapeutic agent for the treatment of liver diseases. Int J Mol Sci. 23 (18), 10972 (2022).
- Yaghoubi, A., et al. Prednisolone and mesenchymal stem cell preloading protect liver cell migration and mitigate extracellular matrix modification in transplanted decellularized rat liver. Stem Cell Res Ther. 13 (1), 36 (2022).
- Uygun, B. E., et al. Organ reengineering through development of a transplantable recellularized liver graft using decellularized liver matrix. Nat Med. 16 (7), 814-820 (2010).
- Xiang, J., et al. The effect of riboflavin/UVA cross-linking on anti-degeneration and promoting angiogenic capability of decellularized liver matrix. J Biomed Mater Res A. 105 (10), 2662-2669 (2017).
- Liu, P., et al. Implantation strategy of tissue-engineered liver based on decellularized spleen matrix in rats. J South Med Univ. 38 (6), 698-703 (2018).
- Xiang, J., et al. Decellularized spleen matrix for reengineering functional hepatic-like tissue based on bone marrow mesenchymal stem cells. Organogenesis. 12 (3), 128-142 (2016).
- Gao, R., et al. Hepatocyte culture in autologous decellularized spleen matrix. Organogenesis. 11 (1), 16-29 (2015).
- Liu, P., et al. Hemocompatibility improvement of decellularized spleen matrix for constructing transplantable bioartificial liver. Biomed Mater. 14 (2), 25003 (2019).
- Somuncu, &. #. 2. 1. 4. ;. Decellularization concept in regenerative medicine. Adv Exp Med Biol. 1212, 71-85 (2020).
- Neishabouri, A., Soltani, K. A., Daghigh, F., Kajbafzadeh, A. M., Majidi, Z. M. Decellularization in tissue engineering and regenerative medicine: evaluation, modification, and application methods. Front Bioeng Biotech. 10, 805299 (2022).
- Brown, M., Li, J., Moraes, C., Tabrizian, M., Li-Jessen, N. Decellularized extracellular matrix: New promising and challenging biomaterials for regenerative medicine. Biomaterials. 289, 121786 (2022).
- Gui, L., Muto, A., Chan, S. A., Breuer, C. K., Niklason, L. E. Development of decellularized human umbilical arteries as small-diameter vascular grafts. Tissue Eng Pt A. 15 (9), 2665-2676 (2009).
- Li, T., Javed, R., Ao, Q. Xenogeneic decellularized extracellular matrix-based biomaterials For peripheral nerve repair and regeneration. Curr Neuropharmacol. 19 (12), 2152-2163 (2021).
- Crapo, P. M., Gilbert, T. W., Badylak, S. F. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 32 (12), 3233-3243 (2011).
