הנדסה ביולוגית המבוססת דם שתלי שימוש bioreactor pulsatile
Summary
הקבוצה שלנו פיתחה תרבות bioreactor מערכת המחקה את מדגיש pulsatile פיזיולוגיות של מערכת הלב וכלי הדם להתחדש מושתלת בקוטר קטן שתלי כלי דם.
Abstract
מאמץ רב הוקדשה להתפתח ולהתקדם את המתודולוגיה להתחדש פונקציונלי בקוטר קטן עורקים עוקף. בסביבה פיזיולוגיים, הן גירוי מכני כימי נדרשים לשמור על פיתוח פונקציונליות נכונה של 1,2 כלי העורקים.
מערכות bioreactor תרבות שפותחה על ידי הקבוצה שלנו נועדו לתמוך התחדשות כלי בתוך סביבה הכימותרפיה מכני מבוקר דווקא מחקה כי כלי הילידים. הרכבה bioreactor שלנו ונהלים תחזוקה הם פשוטים למדי הדיר מאוד 3,4. לתאי שריר חלק (SMCs) הם זורעים על חומצה polyglycolic רשת צינורי (PGA) כי הוא מושחל על צינורות סיליקון תואם תרבותי bioreactor עם או בלי גירוי pulsatile עד 12 שבועות. ישנם ארבעה מאפיינים עיקריים המבדילים bioreactor שלנו כמה מקודמיו. 1) בניגוד למערכות אחרות, כי תרבות לדמות רק ביוכימיים המקיף של כלי דם מקומיים, bioreactor שלנו גם יוצר סביבה pulsatile פיזיולוגיים ידי יישום זן רדיאלי מחזורית לכלי בתרבות. 2) כלי מהונדסים מרובים יכול להיות מתורבת בו זמנית בתנאים מכניים שונים בסביבה כימית מבוקרת. 3) bioreactor מאפשר שכבה מונו של בתאי האנדותל (EC) להיות מצופה בקלות על הצד luminal כלי מהונדסים עבור מודלים השתלה מהחי. 4) bioreactor שלנו יכולים גם כלי תרבות מהונדסים עם גודל קוטר שונה נע בין 1 מ"מ עד 3 מ"מ, שמירת מאמץ כדי להתאים לכל bioreactor הפרט להתאים גודל קוטר מסוים.
כלי הנדסה בתרבית bioreactor שלנו להידמות כלי הדם יליד בהיסטולוגיה במידה מסוימת. התאים בדפנות כלי להביע בוגרת סמנים SMC כגון התכווצות שרירים שרשרת חלקה שרירן כבד (SMMHC) 3. כמות ניכרת של קולגן מופקד בתוך המטריצה תאיים, אשר אחראי על חוזק מכני האולטימטיבי של כלי הנדסה 5. אנליזה ביוכימית גם מציין כי תוכן קולגן של כלי הנדסה דומה לזו של העורקים יליד 6. חשוב לציין כי bioreactor pulsatile יש כלי מחדש באופן עקבי כי התערוכה תכונות מכאניות המאפשרות השתלת ניסויים מוצלחים בבעלי חיים 3,7. בנוסף, bioreactor זה יכול להיות שונה יותר, כדי לאפשר בזמן אמת הערכה ומעקב של שיפוץ קולגן לאורך זמן, הלא פולשני, באמצעות מיקרוסקופ אופטי שאינו ליניארי (NLOM) 8. לסיכום, bioreactor זה אמור לשמש פלטפורמה מצוינת ללמוד את המנגנונים הבסיסיים המווסתים את התחדשות של בקוטר קטן שתלי תפקודי כלי הדם.
Protocol
Discussion
איכות כלי מהונדסים הוא חלק גדול מוכתבת על ידי איכות של SMCs שימוש בתרבית רקמה. היבטים קריטיים של פנוטיפ SMC כוללים מורפולוגיה כויץ, מספר מעבר נמוך, ואת היכולת להתרבות בתוך bioreactor. אנו ממליצים על מספר למעבר להיות לא יותר מ P3 בזמן זריעת תאים על גבי פיגום פולימרי. יתר על כן, חש?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו ממומנת על ידי המכונים הלאומיים לבריאות גרנט EB-R01 ו R01 008,836 HL083895 (הן LEN). אנחנו יכולים להודות דריל סמית', נפח הזכוכית אוניברסיטת לביצוע bioreactors למחקר שלנו.
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).
