Här presenteras ett protokoll för isolering av regional decellulariserad lungvävnad. Detta protokoll ger ett kraftfullt verktyg för att studera komplexiteter i extracellulär matris och cell-matrisinteraktioner.
Lungtransplantation är ofta det enda alternativet för patienter i de senare stadierna av svår lungsjukdom, men detta är begränsat både på grund av tillgången på lämpliga donatorlungor och både akut och kronisk avstötning efter transplantation. Att fastställa nya biotekniska metoder för ersättning av sjuka lungor är absolut nödvändigt för att förbättra patienternas överlevnad och undvika komplikationer i samband med nuvarande transplantationsmetoder. Ett alternativt tillvägagångssätt innebär användning av decellulariserade hela lungor som saknar cellulära beståndsdelar som vanligtvis är orsaken till akut och kronisk avstötning. Eftersom lungan är ett så komplext organ är det av intresse att undersöka de extracellulära matriskomponenterna i specifika regioner, inklusive vaskulatur, luftvägar och alveolär vävnad. Syftet med detta tillvägagångssätt är att etablera enkla och reproducerbara metoder genom vilka forskare kan dissekera och isolera regionspecifik vävnad från helt decellulariserade lungor. Det nuvarande protokollet har utformats för gris och mänskliga lungor, men kan också tillämpas på andra arter. För detta protokoll specificerades fyra regioner av vävnaden: luftväg, vaskulatur, alveoler och bulklungvävnad. Denna procedur möjliggör upphandling av vävnadsprover som mer exakt representerar innehållet i den decellulariserade lungvävnaden i motsats till traditionella bulkanalysmetoder.
Lungsjukdomar, inklusive kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL), idiopatisk lungfibros (IPF) och cystisk fibros (CF), förblir för närvarande utan botemedel 1,2,3,4. Lungtransplantation är ofta det enda alternativet för patienter i senare skeden, men detta är fortfarande ett begränsat alternativ både på grund av tillgången på lämpliga donatorlungor och både akut och kronisk avstötning efter transplantation 3,5,6. Som sådan finns det ett kritiskt behov av nya behandlingsstrategier. Ett lovande tillvägagångssätt inom respiratorisk bioteknik är tillämpningen av vävnadshärledda byggnadsställningar framställda av decellulariserad inhemsk lungvävnad. Eftersom acellulära hela lungställningar behåller mycket av komplexiteten hos den ursprungliga extracellulära matrissammansättningen (ECM) och bioaktiviteten, har de studerats intensivt för helorganteknik och som förbättrade modeller för att studera lungsjukdomsmekanismer 7,8,9,10. Parallellt finns det ett ökande intresse för att använda decellulariserade vävnader från olika organ, inklusive lungor, som hydrogeler och andra substrat för att studera cell-cell och cell-ECM-interaktioner i organoid- och andra vävnadsodlingsmodeller 11,12,13,14,15,16,17 . Dessa ger mer relevanta modeller än kommersiellt tillgängliga substrat, såsom Matrigel, härrörande från tumörkällor. Informationen om humana lung-härledda hydrogeler är dock relativt begränsad för närvarande. Vi har tidigare beskrivit hydrogeler härrörande från decellulariserade grislungor och har karakteriserat både deras mekaniska och materialegenskaper, samt demonstrerat deras användbarhet som cellodlingsmodeller18,19. En ny rapport detaljerade den initiala mekaniska och viskoelastiska karakteriseringen av hydrogeler härrörande från decellulariserade normala och sjuka (KOL, IPF) mänskliga lungor20. Vi har också presenterat initiala data som karakteriserar glykosaminoglykaninnehållet i decellulariserade normala och KOL-humana lungor, samt deras tillämplighet för att studera cell-cell och cell-ECM-interaktioner11.
Dessa exempel illustrerar kraften i att använda decellulariserade humana lung-ECM för utredningsändamål. Lungan är dock ett komplext organ, och både struktur och funktion varierar i olika regioner i lungan, inklusive ECM-sammansättning och andra egenskaper som styvhet21,22. Som sådan är det av intresse att studera ECM i enskilda regioner i lungan, inklusive luftstrupen och stora luftvägar, medelstora och små luftvägar och alveoler, liksom stora, medelstora och små blodkärl. För detta ändamål har vi utvecklat en pålitlig och reproducerbar metod för dissekering av decellulariserade humana lungor och grislungor och därefter isolera var och en av dessa anatomiska regioner. Detta har möjliggjort detaljerad differentialanalys av regionalt proteininnehåll i både normala och sjuka lungor21.
Decellulariserade vävnader från människor och andra arter används ofta som biomaterial för att studera ECM-sammansättning såväl som cell-ECM-interaktioner i ex vivo-odlingsmodeller, inklusive 3D-hydrogeler12,13. I likhet med andra organ har decellulariserade lungor tidigare använts för att bestämma ECM-sammansättningsskillnader i friska kontra sjuka (dvs. emfysematösa och IPF) lungor och används alltmer som hydrogeler för att studera ECM-d…
The authors have nothing to disclose.
Författarna tackar UVM-obduktionstjänsterna för mänsklig lungupphandling och Robert Pouliot PhD för bidrag till de övergripande dissektionsteknikerna. Dessa studier stöddes av R01 HL127144-01 (DJW).
Bonn Scissors | Fine Science Tools | 14184-09 | |
Dumont #5 – Fine Forceps | Fine Science Tools | 11254-02 | |
Forceps, Curved, S/S, Blunt, Serrated – 130mm | CellPath | N/A | |
Hardened Fine Scissors | Fine Science Tools | 14090-11 | |
Moria Iris Forceps | Fine Science Tools | 11373-22 | |
Pyrex Glass Casserole Dish | Cole-Parmer | 3175-10 |