시드 및 마우스 모델에서 생 합성 조직 설계 Tracheal 이식의 이식
Summary
이식 협 조직 설계 기도 교체에서 중요 한 장애물을 포즈. 협 기본 셀룰러 메커니즘을 조사, 우리 시드 골 단 세포 (BM-MNC)와 조직 설계 tracheal 교체의 murine 모델을 활용 합니다. 여기, 우리가 우리의 프로토콜을 비 계 제조, BM MNC 절연, 이식 시드, 및 주입을 포함 하 여 선발.
Abstract
선 천 성 또는 보조 긴 세그먼트 tracheal 결함에 대 한 치료 옵션 역사적으로 기능 조직을 대체 하는 무 능력으로 인해 제한 되었습니다. 조직 공학 3 차원 비 계에 세포 신호 분자를 통합 하는 기능과 잠재적인 솔루션으로 위대한 약속을 보유 하고있다. 조직 설계 tracheal 이식 (TETGs)와 최근 작품 본 일부 성공 하지만 그들의 번역 이식 협 착에 의해 제한 되어, 붕괴, 이식 epithelialization 지연. 이러한 문제를 운전 하는 메커니즘을 조사 하기 위하여 우리는 조직 설계 tracheal 이식 이식에 대 한 마우스 모델을 개발 했습니다. TETGs 애완 동물 및 PU (과 % 무게)의 혼합물에 electrospun 고분자 폴 리 에틸렌 테 레프 탈 산 (애완 동물)과 폴리우레탄 (PU)를 사용 하 여 건설 되었다. 건설 기계 했다 다음 골 단 세포 6-8 주에서 격리를 사용 하 여 시드-그라데이션 원심 분리에 의해 오래 된 C57BL/6 쥐. 이식 당 10 백만 셀 발판의 루멘에 시드 되었고 제 3의 그리고 일곱 번째 tracheal 반지 사이 주입 전에 밤새 품 어 수 있습니다. 이러한 이식 협 착 증의 결과 정리 할 수 있었고, 조직학 분석과 면역 형광 검사에서 기저 상피 세포 각 질 5와 각 질 14의 부족에 의해 증명으로 epithelialization를 지연. 이 모델은 개장 하는 호스트에 관련 된 세포 및 분자 메커니즘을 조사 하기 위한 도구로 될 것입니다.
Introduction
긴 세그먼트 tracheal 결함 완전 tracheal 반지 및 tracheal agenesis로 외상, 악성 종양, 감염 등 희귀 한 선 천 적 조건으로 제시할 수 있습니다. 성인 또는 어린이 tracheal 길이의 30%에서 6 cm를 초과 하는 경우 이러한 결함 수술 재건에 의해 대우 될 수 없습니다. 자가 조직, 싱가포르로 이주, 및 인공 구조와 기도 대체 하려고 만성 감염, 알갱이 만듦, 기계 고장, 그리고 협 착 증에 의해 괴 롭 혀 되었습니다.
조직 설계 tracheal 이식 (TETGs) 잠재적으로 평생 면역 억제에 대 한 필요성을 피하고 있는 동안이 문제를 해결할 수 있습니다. 지난 10 년간에서 TETGs 동물 모델에서 테스트 고 동정 사용1,2,3의 드문 경우에 임상적으로 활용 되었습니다. 임상 및 큰 동물 연구에서 조직 설계 기도 교체에서 수술 복구 필요한 전투 협 수많은 개입 (정의 > 50 %luminal 좁히기) 고 기도 patency 유지. 추가 TETG 작업을 선택, vascularization와 비 계 디자인 시드 셀의 역할 평가 통해이 협 착이 증을 줄이기 위해 노력해왔다. 셀 시드 선택 및 비 계 디자인 네이티브 기관지 구조/기능을 복원 하기 위한 주로 호흡 상피 세포 및 다양 한 resorbable, 비-resorbable 및 decellularized 건설 기계에 시드 chondrocytes에 집중 되었습니다. 로 vascularization 가능성이 협의 개발에 중요 한 역할을, 다른 그룹 생체 외에서 또는 heterotopic 모델 revascularization 또는 neoangiogenesis4를 신속 하 게 최적화에 집중 했다. 그럼에도 불구 하 고, 또한 기계적으로 유능 하 고 기능 TETG를 유지 하면서 성공적인 vascularization 달성 도전 남아 있습니다. 최근 발전에도 불구 하 고 협 최소화 임상 번역 중요 한 장애물을 남아 있다.
이 histopathological 응답 TETG 주입에서 vivo에서조사, 우리 조직 설계 tracheal 교체의 양 모델을 개발 했다. 이식 혼합된 폴 리 에틸렌 테 레프 탈 산 (애완 동물)과 폴리우레탄 (PU) electrospun 비 계 골 파생 된 단 세포 (BM-MNCs) 시드 구성 되었다. 이 작은 일대에 우리 시드 헌 BM MNCs 다시 epithelialization 가속 및 지연 협5시연. 비록 헌 BM MNCs 향상 생존 시드는 BM MNCs 조절 기능 neotissue의 형성 세포 메커니즘 불분명 남아 있습니다.
조직의 murine 모델의 세포질 수준 필요한 개발 조사 설계 tracheal 교체. 양 연구와 마찬가지로, 우리는 BM로 시드 PET:PU electrospun 비 계 활용-MNCs. 일관성 양 모델, TETG 협 이식1,2,3 다음 첫 2 주에 걸쳐 개발 ,5. 이 murine 모델을 더 기도 협 착을 기본 셀룰러 메커니즘을 심문 이전에 관찰 병 리 지 제안 했다.
이 보고서에서 우리 조직 설계 tracheal 교체 비 계 제조, BM MNC 절연, 시드, 이식 및 이식 (그림 1, 그림 2)를 포함 하 여 마우스 모델에 대 한 우리의 프로토콜 세부.
Protocol
Representative Results
Discussion
조직 설계 tracheas에 대 한 마우스 모델의 개발 요인 임상 번역 TETGs;의 제한 된 이해에 필수적 이다 즉 이식 붕괴, 협 착 증 및 지연된 epithelialization4. 이러한 제한에 기여 하는 몇 가지 요인이 이식 재료, 제조 공정, 비 계 디자인 및 프로토콜 시드 셀의 선택을 포함 합니다. 이 모델 빠른 평가 이러한 요인의 영향을 미치는 세포 및 분자 메커니즘을 이해 하기 위해 수 있습니다.
<p …Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 그래픽 디자인에서 로버트 Strouse 연구 정보 솔루션 및 그들의 지원에 대 한 전국 어린이 병원 혁신 부서를 인정 하 고 싶습니다. 이 작품은 NIH (NHLBI K08HL138460)에서 교부 금에 의해 지원 되었다.
Materials
| 0.9% Sodium chloride injection | APP Pharmaceuticals | NDC 63323-186-10 | |
| 10cc serological pipet | Falcon | 357551 | |
| 18G 1.5in. Needle | BD | 305190 | |
| 1mL Syringe | BD | 309659 | |
| 24-well plate | Corning | 3526 | |
| 25cc serological pipet | Falcon | 356535 | |
| 25G 1in. Needle | BD | 305125 | |
| 50cc tube | BD | 352070 | |
| Alcohol prep pads | Fisher Healthcare | NDC 69250-661-02 | |
| Baytril (enrofloxacin) solution | Bayer Healthcare, LLC | NDC 0859-2267-01 | |
| Black polyamide monofilament suture, 9-0 | AROSurgical Instruments Corporation | T05A09N10-13 | |
| C57BL/6, female | Jackson laboratories | 664 | 6-8 weeks old |
| Citrate Buffer pH 6.0 20x concentrate | ThermoFisher | 5000 | |
| Colibri retractors | F.S.T | 17000-04 | |
| Cotton tipped applicators | Fisher scientific | 23-400-118 | |
| Cytokeratin 14 Monoclonal Antibody | ThermoFisher | MA5-11599 | |
| Dumont #5 Forceps | F.S.T | 11251-20 | |
| Dumont #5/45 forceps | F.S.T | 11251-35 | |
| Dumont #7 – Fine Forceps | F.S.T | 11274-20 | |
| F4/80 Rat anti-mouse antibody | Bio-Rad | MCA497R | |
| Ficoll | Sigma | 10831-100mL | |
| Fine scissors- Sharp-blunt | F.S.T | 14028-10 | |
| Fisherbrand Premium Cover Glasses | ThermoFisher | 12-548-5M | |
| Fluoroshield Mounting Media with DAPI | Abcam | ab104139 | |
| Goat-anti mouse IgG Secondary Antibody Alexa Fluor 594 | ThermoFisher | A-11001 | |
| Goat-anti Rabbit IgG Secondary Antibody Alexa Fluor 594 | ThermoFisher | A-11012 | |
| Goat-anti Rat IgG Secondary Antibody Alexa Fluor 647 | ThermoFisher | A-21247 | |
| Ibuprofen | Precision Dose, Inc | NDC 68094-494-59 | |
| Iodine prep pads | Professional disposables international, Inc. | NDC 10819-3883-1 | |
| Keratin 5 Polyclonal Antibody, Purified | BioLegend | 905501 | |
| Ketamine hydrochloride injection | Hospira Inc. | NDC 0409-2053 | |
| Micro-Adson forceps | F.S.T | 11018-12 | |
| Microscope | Leica | M80 | |
| Non-woven sponges | Covidien | 441401 | |
| Opthalmic ointment | Dechra Veterinary products | NDC 17033-211-38 | |
| PBS | Gibco | 10010-023 | |
| PET/PU (Polyethylene terephthalate & Polyurethane) scaffolds | Nanofiber solutions | Custom ordered | |
| Petri dish | BD | 353003 | |
| RPMI 1640 Medium | Gibco | 11875-093 | |
| TISH Needle Holder/Forceps | Micrins | MI1540 | |
| Trimmer | Wahl | 9854-500 | |
| Vannas-Tübingen Spring Scissors | F.S.T | 15008-08 | |
| Warm water recirculator | Gaymar | TP-700 | |
| Xylazine sterile solution | Akorn animal health | NDC 59399-110-20 |
References
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