Decellularization des ganzen menschlichen Herz in einem unter Druck stehenden Beutel in eine umgekehrte Orientierung
Summary
Diese Methode ermöglicht Decellularization ein komplexes solide Organ mit einem einfachen Protokoll basierend auf osmotischen Schock und Durchblutung des Ionischen Waschmittel mit minimalen Orgel Matrix Störung. Es verfügt über eine neuartige Decellularization-Technik für die Herzen der Menschen in einem unter Druck stehenden Beutel mit Echtzeit-Überwachung der Strömung Dynamik und zellulären Schutt Abfluss.
Abstract
Die ultimative Lösung für Patienten mit terminaler Herzinsuffizienz ist Organtransplantation. Aber Spender Herzen sind begrenzt, Immunsuppression erforderlich ist und letztendlich Ablehnung auftreten kann. Erstellen einer funktionalen, könnte autologes Bio-künstliches Herz diese Herausforderungen lösen. Biofabrication eines Herzens bestehend aus Gerüst und Zellen ist eine Option. Eine natürliche Gerüst mit gewebespezifischen Zusammensetzung sowie Mikro- und Makro-Architektur erhalten Sie von einem Herzen von Menschen oder große Tiere wie Schweine. Decellularization beinhaltet Zelltrümmer und gleichzeitig 3D extrazellulären Matrix und Gefäßsystem und damit “Cellularization” auf einen späteren Timepoint auswaschen. Aufbauend auf unseren Roman zu finden, dass Perfusion Decellularization komplexe Organe ist möglich, entwickelten wir eine weitere “physiologisch” Methode, um nicht transplantable Menschenherzen zu decellularize, indem man sie in einem unter Druck stehenden Beutel in einem umgekehrten Orientierung unter kontrollierter Druck. Der Zweck der Verwendung eines unter Druck stehenden Beutels ist die Schaffung Druckgradienten über die Aortenklappe geschlossen halten und Verbesserung der myokardialen Perfusion. Gleichzeitige Beurteilung der Strömungsdynamik und Zelltrümmer Entfernung bei Decellularization erlaubt uns, sowohl Flüssigkeit und Schmutz Abfluss zu überwachen, damit erzeugen ein Gerüst, das sein kann entweder für einfache kardiale Reparatur verwendet (z.B. als Pflaster oder Ventil-Gerüst) oder als Ganzes-Orgel Gerüst.
Introduction
Herzinsuffizienz führt zu hoher Sterblichkeit bei Patienten. Die ultimative Behandlungsoption für terminaler Herzinsuffizienz ist allo-Transplantation. Jedoch gibt es eine lange Warteliste für eine Transplantation aufgrund des Mangels an Spenderorganen und Patienten Gesicht nach Transplantation Hürden, die von lebenslange Immunsuppression zu chronischen Orgel Ablehnung1,2reichen. Bioengineering funktionale Hearts von Wiederbevölkerung decellularized menschlicher Herzen mit einer patienteneigenen Zellen könnten diese Hürden3zu umgehen.
Ein wichtiger Schritt in der “Technik” ein Herz ist die Schaffung ein Gerüst mit geeigneten Gefäß- und parenchymatösen Struktur, Zusammensetzung und Funktion um die Ausrichtung zu führen und Organisation von gelieferten Zellen. Im Beisein der geeignete Rahmen sollte Zellen ausgesät auf dem Schafott die Umwelt zu erkennen und erfüllen die erwartete Funktion als Teil dieses Organs. Unserer Meinung nach umfasst decellularized Orgel extrazelluläre Matrix (dECM) die notwendigen Merkmale das ideale Gerüst.
Durch die Verwendung von intrinsischen Gefäßsystem, kann komplexe ganze-Orgel Decellularization durch Antegrade oder retrograde Perfusion4 zelluläre Komponenten zu entfernen, unter Beibehaltung der zarten 3D extrazelluläre Matrix und Gefäßsystem2erreicht werden, 5,6,7. Eine funktionale Gefäßsystem ist in Bioengineering ganze Organe nur wichtig, wie in Vivo, Nährstoffverteilung und Abfallentsorgung8. Koronaren Perfusion Decellularization nachweislich wirksam bei der Schaffung von decellularized Herzen von Ratten4oder Schweine4,7,9,10,11 ,12,13, und Menschen5,7,14,15,16. Jedoch kann die Integrität der Ventile, Atrien und anderen “dünnen” Regionen leiden.
Menschliche Größe decellularized Herzen Gerüste erhalten Sie von Schweinen mit Druck Kontrolle7,9,10,11,12 oder Infusion Flow Rate Control13, 17 und5,7,14,15von menschlichen Spendern mit Druck zu kontrollieren. Decellularization der menschlichen Spender Herzen erfolgt über 4-8 Tage unter Druck auf 80-100 MmHg in aufrechter Orientierung5,15,16 oder über 16 Tage unter Druck gesteuert um 60 MmHg14 gesteuert . Unter Antegrade, druckgesteuerten Decellularization spielt die Aortenklappe Kompetenz eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der koronaren Perfusion Effizienz und stabile Druck an die Aortenwurzel. Unsere bisherige Arbeit ergab, dass die Ausrichtung des Herzens die koronaren Perfusion Effizienz während des Decellularization-Verfahrens und damit das Gerüst Integrität im Ende9beeinflusst.
Als Fortsetzung von unserer bisherigen Arbeit9stellen wir ein neuartiges Konzept, wobei ein Herzbeutel-wie Beutel hinzugefügt wird, um vollem Herzen Decellularization zu verbessern. Wir beschreiben die Decellularization menschlicher Herzen platziert in unter Druck stehenden Beutel, umgekehrt orientiert, und unter Druck auf 120 MmHg auf die Aortenwurzel gesteuert. Dieses Protokoll umfasst die Überwachung der Strömungsprofil und Sammlung von Abfluss Medien während des Decellularization-Verfahrens, koronaren Perfusion Effizienz und Schmutzentfernung Zelle zu bewerten. Biochemische Tests werden dann durchgeführt, um die Wirksamkeit der Methode zu testen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nach unserer Kenntnis ist dies die erste Studie, Bericht invertiert Decellularization menschlicher Herzen in einem unter Druck stehenden Beutel mit Zeitraffer Überwachung der Flow-Rate und Zelle Schmutzentfernung. Der Perikard-wie Beutel hält die Ausrichtung des Herzens stabil während des Decellularization-Verfahrens. Eintauchen und invertieren von ganzen Herzen in einem Beutel verhindert Austrocknung und minimiert die übermäßige Belastung der Aorta (von Herzen Gewicht) als im Vergleich zu den herkömmlichen aufrec…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Forschung wurde von der Houston Endowment-Zuschuss und die Texas Emerging Technology Fund unterstützt. Die Autoren erkennen die Orgel Beschaffungsbehörde LifeGift, Inc. und der Spenderfamilien dafür, dass diese Studie ermöglicht.
Materials
| 2-0 silk suture | Ethicon | SA85H | Suture used to ligate superior and inferior vena cava |
| 1/4" x 3/8" connector with luer | NovoSci | 332023-000 | Connect aorta and pulmonary artery |
| Masterflex platinum-cured silicone tubing | Cole-Parmer | HV-96410-16 | Tubing to connect heart chambers/veins |
| infusion and outflow line | Smiths Medical | MX452FL | For flowing solutions through the vasculature |
| Polyester pouch (Ampak 400 Series SealPAK Pouches) | Fisher scientific | 01-812-17 | Pericardium-like pouch for containing heart during decellularization |
| Snapware Square-Grip Canister | Snapware | 1022 | 1-liter Container used for perfusing heart |
| Black rubber stoppers | VWR | 59586-162 | To seal the perfusion container |
| Peristaltic pump | Harvard Apparatus | 881003 | To pump fluid through the inflow lines and to drain fluids |
| 2 L aspirator bottle with bottom sidearm | VWR | 89001-532 | For holding solutions/perfusate |
| Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay kit | Life Technologies | P7589 | For quantifying dsDNA |
| Calf thymus standard | Sigma | D4522 | DNA standard |
| Blyscan Glycosaminoglycan Assay Kit | Biocolor Ltd | Blyscan #B1000 | GAG assay kit |
| Plate reader | Tecan | Infinite M200 Pro | For analytical assays |
| GE fluoroscopy | General Electric | OEC 9900 Elite | Angiogram |
| Visipaque | GE | 13233575 | Contrast agent |
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