الطعوم الوعائية الهندسة البيولوجية ، عن طريق بناء مفاعل حيوي نابض
Summary
وقد وضعت مجموعتنا نظام الثقافة مفاعل حيوي الذي يحاكي تؤكد نابض الفسيولوجية للنظام القلب والأوعية الدموية لتجديد زرع صغيرة قطرها ترقيع الأوعية الدموية.
Abstract
وقد كرس الكثير من الجهد لتطوير وتعزيز منهجية لتجديد وظيفية صغيرة قطرها يتجاوز الشرايين. في البيئة الفسيولوجية ، وكلاهما مطلوب تحفيز الميكانيكية والكيميائية للحفاظ على التنمية السليمة وظيفة 1،2 الأوعية الشريانية.
تم تصميم أنظمة الثقافة مفاعل حيوي وضعتها مجموعتنا لدعم تجديد السفينة ضمن بيئة الكيماوي والميكانيكية التي تسيطر على وجه التحديد تحاكي السفن الأم. جمعيتنا مفاعل حيوي وإجراءات الصيانة بسيطة نوعا ما ومتكررة للغاية 3،4. هي المصنفة خلايا العضلات الملساء (SMCs) على حمض polyglycolic أنبوبي (PGA) أن شبكة مترابطة عبر أنابيب من السيليكون ومتوافقة مع مثقف في مفاعل حيوي مع أو بدون تحفيز نابض لمدة تصل إلى 12 أسبوعا. هناك أربع سمات رئيسية تميز مفاعل حيوي لدينا من بعض أسلافه. 1) خلافا للأنظمة التي تحاكي ثقافة أخرى فقط البيوكيميائية المحيطة الأوعية الدموية الأصلية ، مفاعل حيوي لدينا أيضا بإنشاء البيئة الفسيولوجية نابض عن طريق تطبيق سلالة شعاعي دوري للسفن في مجال الثقافة. 2) ويمكن تربيتها السفن المهندسة متعددة في وقت واحد في ظل ظروف الميكانيكية المختلفة داخل بيئة الكيميائية الخاضعة للرقابة. 3) ومفاعل حيوي يسمح طبقة أحادية من الخلايا البطانية (EC) لتكون مغلفة بسهولة على الجانب اللمعية السفن هندسيا لزرع النماذج الحيوانية. 4) يمكن للمفاعل حيوي لدينا تراوحت أيضا السفن الثقافة هندسيا مع حجم قطرها مختلفة من 1 مم إلى 3 مم ، وتوفير الجهد لتكييف كل فرد مفاعل حيوي لتتناسب مع حجم قطرها محددة.
هندسة السفن مثقف في مفاعل حيوي لدينا تشبه الأوعية الدموية الأصلي تشريحيا إلى حد ما. الخلايا الموجودة في جدران الأوعية التعبير عن علامات النضج SMC مقلص مثل العضلات الملساء ميوسين الثقيلة سلسلة (SMMHC) 3. وتودع وكمية كبيرة من الكولاجين داخل المصفوفة خارج الخلية ، والتي هي المسؤولة عن القوة الميكانيكية النهائي للهندسة السفن 5. تحليل البيوكيميائية يشير أيضا إلى أن محتوى الكولاجين السفن هندسيا هو مماثلة لتلك الشرايين الأصلية 6. الأهم من ذلك ، وإعادة إنشاء مفاعل حيوي نابض باستمرار السفن التي يحمل الخواص الميكانيكية التي تسمح التجارب الناجحة في غرس 3،7 النماذج الحيوانية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل هذه مفاعل حيوي للسماح للمزيد من الوقت الحقيقي وتقييم ومتابعة إعادة عرض الكولاجين مع مرور الوقت ، غير جراحية ، وذلك باستخدام المجهر الضوئي غير الخطي (NLOM) 8. وختاما ، ينبغي لهذه مفاعل حيوي بمثابة منصة مثالية لدراسة الآليات الأساسية التي تنظم تجديد الطعوم الصغيرة القطر وظيفية في الأوعية الدموية.
Protocol
Discussion
نوعية السفن هندسيا هو في جزء كبير منه تمليه نوعية SMCs المستخدمة في زراعة الأنسجة. الجوانب الحاسمة في النمط الظاهري SMC تشمل مورفولوجيا مقلص ، وانخفاض عدد الممر ، والقدرة على التكاثر داخل مفاعل حيوي. نوصي بأن يكون أكبر عدد ممر لا يتجاوز P3 في وقت البذر الخلية على السقالة ا…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويتم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة المنحة R01 EB – 008836 وHL083895 R01 (على حد سواء لLEN). يمكننا أن يشكر داريل سميث ، جامعة نافخي الزجاج ، لجعل المفاعلات الحيوية لأبحاثنا.
Materials
| Name of Reagent/Material | Supplier | Catalogue Number |
|---|---|---|
| FBS (Fetal Bovine Serum) Heat-Inactivated | HyClone | SH30071 |
| DMEM | GIBCO | 11885 |
| rhFGF-basic | R&B | 234-FSE |
| rrPDGF-BB | R&B | 520-BB |
| Penicilin G | Sigma | PENNA |
| Copper(II) Sulfate | Sigma | C8027 |
| Gylcine | Sigma | C8790 |
| L-Alanine | Sigma | A7469-25G |
| L-Proline | Sigma | P5607-25G |
| Ascorbic Acid | Sigma | A4544-25G |
| HEPES | Sigma | H3375-100G |
| Silicone Stopper | Cole-Parmer | 06298-24 |
| Masterflex tubes L/S | Cole-Parmer | 06508-16, 06508-18 |
| Masterflex pump | Cole-Parmer | 7553-80 |
| Dacron cuff | Maquet | 174406 |
| PGA felt | Concordia | MO000877-01 |
| 4-0 1.5 metric Surgipro II suture | Syneture | VP-557-X |
| 6-0 0.7 metric Dexon suture | Syneture | 7538-11 |
| 0.22μm PTFE filters | Whatman | 6780-2502 |
| Three Way Stop-cock | Edwards Lifesciences | 593WSC |
| Pressure Transducer | Edwards Lifesciences | PX212 |
| IV bags | Baxter | R4R2110 |
| Saline dilution set | Arrow | W20030 |
| Silicone tubing | Saint-Gobain | F05027 |
Riferimenti
- Risau, W., Flamme, I. Vasculogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 11, 73-91 (1995).
- Fankhauser, F., Bebie, H., Kwasniewska, S. The Influcence of mechanical Forices and Flow Mechanisms on Vessel Occlusion. Lasers in Surgery and Medicine. 6, 530-532 (1987).
- Niklason, L. E., Gao, J., Abbott, W. M., Hirschi, K. K., Houser, S., Marini, R., Langer, R. Functional arteries grown in vitro. Science. 284, 489-493 (1999).
- Prabhakar, V., Grinstaff, M. W., Alarcon, J., Knors, C., Solan, A. K., Niklason, L. E. Engineering porcine arteries: Effects of scaffold modification. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 67A, 303-311 (2003).
- Mitchell, S. L., Niklason, L. E. Requirements for growing tissue-engineered vascular grafts. Cardiovascular Pathology. 12, 59-64 (2003).
- Dahl, S. L. M., Rhim, C., Song, Y. C., Niklason, L. E. Mechanical properties and compositions of tissue engineered and native arteries. Annals of Biomedical Engineering. 35, 348-355 (2007).
- Quint, C., Kondo, Y., Manson, R. J., Lawson, J. H., Dardik, A., Niklason, L. E. Decellularized tissue-engineered blood vessel as an arterial conduit. Proc Natl Acad Sci U S A. 108, 9214-9219 (2011).
- Niklason, L. E., Yeh, A. T., Calle, E. A., Bai, Y., Valentín, A., Humphrey, J. D. Enabling Tools for Engineering Collagenous Tissues Integrating Bioreactors, Intravital Imaging, and Biomechanical Modeling. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107, 3335-3339 (2010).
- Gong, Z., Calkins, G., Cheng, E. -. c., Krause, D., Niklason, L. E. Influence of Culture Medium on Smooth Muscle Cell Differentiation from Human Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells. Tissue Engineering Part A. 15, 319-330 (2009).
- Gong, Z. D., Niklason, L. E. Small-diameter human vessel wall engineered from bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hMSCs. Faseb Journal. 22, 1635-1648 (2008).
- Poh, M. Blood vessels engineered from human cells. Lancet. 365, 2122-2124 (2005).
- American Heart Association. . Biostatistical fact sheet: cardiovascular procedures. , (2002).
