電気刺激のマウス筋芽細胞前駆細胞およびアプリケーションからの工学骨格筋組織
Summary
仕組まれた筋肉組織は、疾患モデルとして、また肉の代替源として、再生医療における大きな可能性を秘めている。ここでは、マウス筋芽細胞の前駆細胞、及び電気パルスによる刺激からこのケースでは、筋肉の構造物の工学を記述します。
Abstract
仕組まれた筋肉組織は、褥瘡を勉強するなど、in vitroでの疾患モデルとして、再生医療用や肉代替の1として使用するための組織の生産を含む、いくつかの異なる目的に使用できます。最初に報告された3D筋肉構築物は、何年も前に作られ、分野の先駆者はVandenburghや同僚2,3アールされています。筋肉組織工学の進歩は、生化学的要因、幹細胞や前駆細胞の知識の広大なゲインから結果だけではありませんが、特に、物理的な要因が細胞挙動の制御において重要な役割を果たし、その研究によって得られた洞察に基づいている組織開発。最先端の人工筋肉は、現在セル人口ヒドロゲル構造物で構成されて構築されます。私たちの研究室では、これらは一般的に、C2C12、マイルマウス後肢の筋肉から単離されたマウス筋芽細胞の前駆細胞、又はマウス筋芽細胞株で構成されコラーゲン/マトリゲルの混合物でXEDと2アンカーポイントの間で播種し、筋肉の靭帯を模倣する。他のセルは、同様にそのようなL6ラット筋芽細胞4、新生児筋由来前駆細胞は5、そのような人間の6あるいは誘導多能性幹細胞（iPS細胞）7などの他の種由来の成体筋組織由来の細胞として例えば代替細胞株を考慮することができる。細胞収縮は、構築物8,9と文化の約1週間後の筋前駆細胞の分化の長軸に沿った細胞のアラインメントを引き起こします。また、電気刺激の適用はある程度8への分化のプロセスを向上させることができます。その限られたサイズ（8×2×0.5ミリメートル）のために完全な組織は、 例えば生存、分化、細胞アライメントを監視するために、共焦点顕微鏡を用いて分析することができる。特定のアプリケーションにengineeの要件に応じて赤い筋肉組織は変化するであろう、他の種への肉の代替の翻訳が必要であるとして機能するようにしながら再生医療用など使用は、組織の大きさと血管新生のアップスケーリングが必要になります。
Protocol
1。マウス筋芽細胞前駆細胞またはC2C12筋細胞の培養当初Sheferら10によって発行されて、後でCollins ら 11とBoonenはら 12によって適応プロトコルに従って細胞を分離し、液体窒素中でこれらを格納します。これは、C57BL / 6 例えば 、マウスを必要とします。代替方法は、 例えばLi Y らによって可視化実験誌に発表された方法では、?…
Representative Results
最終製品は、 図3に示されている筋肉の構成要素となります。組織の大きさは長さ約8ミリメートル、幅2mm、厚さ0.5mmとなります。分化中の電気刺激は、ミオシン重鎖アイソフォームの発現を変更しますが、分化培地8によって誘導されるように大きく分化過程を強化しませんが、電気刺激は、筋肉の機能性をチェックするために、プロセスの終了時に適用することができますなぜ?…
Discussion
筋肉組織のエンジニアリングは、疾患モデルとして、薬剤スクリーニングのために、再生医療及び食肉生産のために使用するための大きな可能性を秘めている。ただし、これらのアプリケーションのための要件は異なります。コラーゲンは、細胞整列を可能にするため、および以前の2Dの研究12で決定された筋芽細胞の前駆細胞が基底膜由来タンパク質の存在を必要とするため、我々?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、培養するために図2に示す組織をYabin呉に感謝したいと思います、画像はバートバンOverbeekeによって撮影されました。仕事は財政的にSenterNovem、助成金、ISO 42022によってサポートされていました。
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
| Matrigel-growth factor reduced | Beckton and Dickinson | ||
| DMEM (high glucose)* | Gibco | 42430 | |
| Advanced DMEM | Gibco | 12491 | |
| Horse serum | Gibco | 65050-122 | |
| Fetal bovine serum | Greiner | 758075 | |
| 0.45 and 0.22 μm syringe filter* | Whatmann (Schleicher and Scheull) | 10462100 | |
| L-glutamine | Gibco | 25030024 | |
| Penicillin/streptomycin | Gibco | 10378016 | |
| Amphotericin | Gibco | 15290-018 | |
| Culture plastic | Greiner | Includes culture flasks and pipettes | |
| Chick embryo extract | United States Biological | C3999 | |
| Pasteur pipette* | Hilgenberg | Pasteur pipettes, with constriction, with cotton, open tip L: 230 mm with tip diameter of 0,9 – 1,1 mm | |
| Pasteur pipette* | Hilgenberg | Pasteur pipettes, with constriction, with cotton, open tip L: 230 mm with tip diameter of 1,4 – 1,6 mm | |
| Pasteur pipette | VWR | 612-1702 | |
| Collagenase type I* | Sigma | C0130-16 | |
| 40 μm cell strainer* | BD Falcon | 352340 | |
| 19G needle | |||
| Elastomer | Dow Corning corporation | 3097358-1004 | Silastic MDX 4-4210# |
| Curing agent | Dow Corning corporation | Silastic MDX 4-4210# | |
| Velcro | Regular store | You can buy this at a regular store, only use the soft side | |
| Collagen type I, rat tail | BD Biosciences | 3544236 | |
| C-Pace EP Culture Pacer | Ionoptix | ||
| 6-well culture dishes for electrical stimulation | Beckton Dickinson-Falcon | BD Falcon #353846 | |
| C-Dish culture dish electrodes | Ionoptix | ||
| * Needed for the isolation of cells (point 1.1) # Together in one kit |
Riferimenti
- Langelaan, M. L. P., Boonen, K. J. M., Polak, R. B., et al. Meet the new meat: tissue engineered skeletal muscle. Trends Food Sci. Tech. 21 (2), 59-66 (2010).
- Shansky, J., Chromiak, J., Tatto, M., Vandenburgh, H. A simplified method for tissue engineering skeletal muscle organoids in vitro. In Vitro Cell Dev. Biol. Animal. 33 (9), 659-661 (1997).
- Vandenburgh, H., Del Tatto, M., Shansky, J., et al. Tissue-engineered skeletal muscle organoids for reversible gene therapy. Hum. Gene Ther. 7 (17), 2195-2200 (1996).
- Yaffe, D. Retention of differentiation potentialities during prolonged cultivation of myogenic cells. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 61 (2), 477-483 (1968).
- Rando, T. A., Blau, H. M. Primary mouse myoblast purification, characterization, and transplantation for cell-mediated gene therapy. J. Cell Biol. 125 (6), 1275-1287 (1994).
- Koning, M., Werker, P. M. N., vander Schaft, D. W. J., Bank, R. A., Harmsen, M. C. MicroRNA-1 and MicroRNA-206 Improve Differentiation Potential of Human Satellite Cells: A Novel Approach for Tissue Engineering of Skeletal Muscle. Tissue Eng. Part A. , (2011).
- Darabi, R., Pan, W., Bosnakovski, D., et al. Functional myogenic engraftment from mouse iPS cells. Stem Cell Rev. 7 (4), 948-957 (2011).
- Langelaan, M. L. P., Boonen, K. J. M., Rosaria-Chak, K. Y., et al. Advanced maturation by electrical stimulation: Differences in response between C2C12 and primary muscle progenitor cells. J. Tissue Eng. Regen. Med. 5 (7), 529-539 (2011).
- van der Schaft, D., van Spreeuwel, A. C., van Assen, H. C., Baaijens, F. Mechanoregulation of vascularization in aligned tissue engineered muscle; a role for VEGF. Tissue Eng. Part A. , (2011).
- Shefer, G., Wleklinski-Lee, M., Yablonka-Reuveni, Z. Skeletal muscle satellite cells can spontaneously enter an alternative mesenchymal pathway. J. Cell. Sci. 117 (Pt. 22), 5393-5404 (2004).
- Collins, C. A., Olsen, I., Zammit, P. S., et al. Stem cell function, self-renewal, and behavioral heterogeneity of cells from the adult muscle satellite cell niche. Cell. 122 (2), 289-301 (2005).
- Boonen, K. J. M., Rosaria-Chak, K. Y., Baaijens, F. P. T., van der Schaft, D. W. J., Post, M. J. Essential environmental cues from the satellite cell niche: optimizing proliferation and differentiation. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 296 (6), C1338-C1345 (2009).
- Li, Y., Pan, H., Huard, J. Isolating Stem Cells from Soft Musculoskeletal Tissues. J. Vis. Exp. (41), e2011 (2010).
- Boonen, K. J. M., Langelaan, M. L. P., Polak, R. B., et al. Effects of a combined mechanical stimulation protocol: Value for skeletal muscle tissue engineering. J. Biomech. 43 (8), 1514-1521 (2010).
- Gawlitta, D., Boonen, K. J. M., Oomens, C. W. J., Baaijens, F. P. T., Bouten, C. V. C. The influence of serum-free culture conditions on skeletal muscle differentiation in a tissue-engineered model. Tissue Eng. Part A. 14 (1), 161-171 (2008).
- Koning, M., van Luijn, M., van der Schaft, D. W. J., et al. Human skeletal muscle formation and engraftment In vivo is independent of preconditioning In vitro with HUVEC. , (2013).
- Levenberg, S., Rouwkema, J., Macdonald, M., et al. Engineering vascularized skeletal muscle tissue. Nat. Biotechnol. 23 (7), 879-884 (2005).
- Koffler, J., Kaufman-Francis, K., Yulia, S., et al. Improved vascular organization enhances functional integration of engineered skeletal muscle grafts. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108 (36), 14789-14794 (2011).
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van der Schaft, D. W. J., van Spreeuwel, A. C. C., Boonen, K. J. M., Langelaan, M. L. P., Bouten, C. V. C., Baaijens, F. P. T. Engineering Skeletal Muscle Tissues from Murine Myoblast Progenitor Cells and Application of Electrical Stimulation. J. Vis. Exp. (73), e4267, doi:10.3791/4267 (2013).