Microdissection первичной почечной ткани сегментов и интеграция с технологией Роман эшафот свободной конструкции
Summary
Ткани инженерных конструкций почечной предоставляют решение для органа нехватка и пагубные последствия диализа. Здесь мы описываем протокол к микро вскрыть мышиных почки для изоляции cortico Медуллярная сегментов. Эти сегменты имплантируется в эшафот бесплатный сотовых конструкций, образуя почечной organoids.
Abstract
Трансплантация почки в настоящее время основной терапии для терминальной стадии почечной болезни. Однако с примерно 96 000 человек на лист ожидания и только четверть из этих пациентов, достижение трансплантации, существует острая потребность в альтернативных вариантов для тех, кто не в состоянии органов. Для уменьшения вредных последствий диализа наряду с общей медицинских расходов, которую он несет, активное расследование продолжается в поисках альтернативных решений для трансплантации. Имплантируемые почечной сотовой конструкции, ткани инженерии, один такой реальный подход к замене потерянных почечной функции. Описанные в первый раз, вот microdissection мышиных почек для изоляции жизни corticomedullary почечной сегментов. Эти сегменты способны быстрого включения в течение бесплатно эшафот эндотелия фибробластов конструкций, которые могут включить быстрое соединение с принимающей сосудистую после имплантации. Взрослый мыши почки были закуплены от живых доноров, следуют стереоскоп microdissection для получения почечной сегментов 200-300 мкм в диаметре. Несколько почечной конструкции были изготовлены с использованием первичных почек сегментов заготавливаемым от только одной почки. Этот метод демонстрируется процедура, которая может спасти функциональной почечной ткани от органов, которые в противном случае будет игнорироваться.
Introduction
Хроническая болезнь почек (CKD) является одним из текущих общественного здравоохранения проблемы во всем мире1. Распространенность CKD в Соединенных Штатах составляет более 14% от общей численности населения, с более чем 600 000 американцев страдают от наиболее тяжелой формой, терминальная стадия почечной недостаточности (ТПН)2. Текущие варианты лечения доступны для тех, кто с ТПН включают диализа и почечной трансплантации. Хотя приблизительно 25 000 пациентов проходят почечной трансплантации каждый год, значительное количество пациентов добавляются ежегодно приводит к большой разрыв между теми ожидающих спасения жизни органа и тех принимающих трансплантации3. В дополнение к его серьезное негативное воздействие на продолжительность жизни и качество жизни диализ ассоциируется с удивительной финансового бремени. В 2014 году Medicare заплатил претензии составил более 30 миллиардов долларов для ТПН больных2. С ограниченной орган и без очевидной нисходящий тренд в пациентов, нуждающихся в диализе исследовательские усилия, направленные на выявление альтернативных решений для диализа и трансплантации всегда важны. Даже относительно небольшой задержки в необходимости диализа увеличивает количество пациента лет жизни с поправкой на качество и производительность существенно отложив расходов, связанных с диализа4,5,6.
Решения для потери функциональных тканей, как в ТПН, в настоящее время изучаются в тканевой инженерии и регенеративной медицины лаборатории, с широко разнообразных подходов, начиная от изготовления на основе эшафот органоид инженерных с помощью весь орган decellularized орган структур для сотовых имплантации7,8,9,10,11. Лишь частично исследован сводный комплекс почечной структур от маргинальных или брошенных почек. В самом деле почти 20% почек для пересадки удаляются для различных причин12,13. Функциональной почечной ткани из этих предполагаемых графтов может использоваться и включены в одной или нескольких тканей инженерных конструкций. Предыдущие исследования показали возможность работы с этими органами отбрасываются, используя почки внеклеточных матрицы для ткани инженерных целей14,15. Однако мало использовали первичной nephronal ткани от здоровой почки для тканевой инженерии целей16,17,18.
Один из методов описано ранее, Ким et al. включает изоляции почечной «сегменты» от здоровых крыс почки, которые затем были посеяны на Полигликолидная кислота (PGA) подмости для изготовления конструкции16. Однако мало информации дается относительно методологии точного рассечение, и сегменты были получены из комбинации тонкой мясорубки и фильтрации. Мы описываем изменения настоящего Протокола, который аналогичным образом производит дискретных почечной сегментов с нетронутыми nephronal архитектуры, но вместо этого опирается на методы microdissection. Nephrectomies выполняются на жизни взрослых мышей, после чего почки передаются рассечение Микроскоп где почечной капсула удаляется, и далее рассекается ткани. Малокалиберная 30½ G иглы используются как инструменты для резки и также как направляющие, пособничество в рассечение, как иглы диаметром равным диаметру целевых сегментов почек. Изолированные, в этом случае мышиных, почечной сегменты сохранять жизнеспособность в культуре и соединяются с сотовой конструкции бесплатно эшафот эндотелия фибробластов19. Ранее были использованы эти конструкции инженера других органов, включая био Искусственная поджелудочная железа20.
Protocol
Representative Results
Discussion
Методы, используемые для инженер почечной ткани жизни конструкции различаются в отношении как тип клеток и биоматериалов использованы и во многих случаях являются устаревшими или не хорошо изученных в литературе7. Хотя многие используют подходы стволовых клеток или пере?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH институциональных докторантура Грант, низ HL-007260
Materials
| Non-fenestrated Sterile Field | Busse Hospital Disposables | 696 | |
| Fenestrated Sterile Field | Busse Hospital Disposables | 697 | |
| Halsted Mosquito Forceps 5 Curved | Miltex | Mil-7-4 | "Hemostat" in manuscript |
| Extra Fine Graefe Forceps, Curved with teeth | Fine Science Tools | 11155-10 | Fine forceps with teeth |
| Extra Fine Graefe Forceps, Serrated (without teeth) | Fine Science Tools | 11152-10 | Fine forceps without teeth |
| Fine Scissors – Tungsten Carbide | Fine Science Tools | 14568-09 | Iris Scissors |
| Betadine Surgical Scrub with Pump, Povidone-iodine 7.5% | Purdue Products L.P. | 67618-151-17 | |
| Sterile Cotton Gauze Pad (4" x 4") | Fisher Healthcare | 22-415-469 | |
| Dulbecco's Phosphate Buffered Solution | Corning | 21-030-CV | |
| Penicillin/Streptomycin Solution, 100X | Corning | 30-002-Cl | |
| Isoflurane, USP | Manufacturer: Piramal, Distributor: McKesson | 2254845 | |
| Nair Hair Remover | Nair | 22600-23307 | Hair Removal Cream in text |
| 200 Proof Ethanol | Decon Laboratories | 2705 | Diluted to 70% Ethanol Solution |
| BioLite 60mm Tissue Culture Dish | Themo-Scientific | 130181 | |
| Press'n Seal | Glad | 12587-70441 | Applied to Stereoscope |
| SZX16 Stereo Microscope | Olympus | SZX16 | |
| Fiber Optic Illuminator | Cole Parmer | 41720-20 | |
| Self-Supporting Dual-Light Pipe, 23" L Gooseneck | Cole Parmer | EW-41720-60 | |
| Scalpel Handle #3 | Miltex | Mil-4-7 | |
| Sterile Rib-Back Carbon Steel Blade, Blade Size 15 | Bard-Parker | 371115 | |
| 31 1/2 Gauge Needle | ThermoFisher Scientific | 14-826F | Becton Dickinson 305106 |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium | Corning | 10-017-CV | |
| Fetal Select 100% Bovine Serum | Atlas Biologicals | FS-0500-AD | |
| Normal Human Dermal Fibroblasts | Lonza | CC-2511 | |
| Human Adipose Microvascular Endothelial Cells | Sciencell Research Laboratories | 7200 | |
| Surgical Loupes (2.5x) | Orascoptic | (N/A) Custom Order | |
| FGM-2 (Fibroblast Basal Medium with FGM-2 SingleQuots Added) | Lonza | CC-3131, CC-4126 | |
| EGM-2 (Endothelial Basal Medium with EGM-2 SingleQuots Added) | Lonza | CC-3156, CC-4176 | |
| Live/Dead Viability/Cytotoxicity Kit for Mammalian Cells | ThermoFisher Scientific | L3224 | |
| Anti-Cytokeratin-18 Antibody | Abcam | ab668 | |
| Goat anti-Mouse IgG, Alexa Fluor 633 | ThermoFisher Scientific | A-21052 | |
| Goat anti-Rabbit IgG, Alexa Fluor 546 | ThermoFisher Scientific | A-11010 | |
| Anti-Von Willebrand Factor Antibody | Abcam | ab6994 | |
| Albumin, Fluorescein isothiocyanate Conjugate | Sigma Aldrich | A9771-50MG | |
| Hoescht 33342 | BD Pharmingen | 561908 | |
| Background Buster | Innovex Biosciences | NB306 |
Referências
- Jha, V., et al. Chronic kidney disease: global dimension and perspectives. Lancet. 382 (9888), 260-272 (2013).
- 2016 USRDS Annual Data Report: Epidemiology of Kidney Disease in the United States. U.S.R.D Available from: https://www.usrds.org/2016/download/v2_ESRD_16.pdf (2016)
- Hart, A., et al. OPTN/SRTR 2015 Annual Data Report: Kidney. American journal of transplantation : official journal of the American Society of Transplantation and the American Society of Transplant Surgeons. 17, 21-116 (2017).
- de Vries, E. F., Rabelink, T. J., van den Hout, W. B. Modelling the Cost-Effectiveness of Delaying End-Stage Renal Disease. Nephron. 133 (2), 89-97 (2016).
- Lefebvre, P., Duh, M. S., Mody, S. H., Bookhart, B., Piech, C. T. The economic impact of epoetin alfa therapy on delaying time to dialysis in elderly patients with chronic kidney disease. Disease management : DM. 10 (1), 37-45 (2007).
- Mennini, F. S., Russo, S., Marcellusi, A., Quintaliani, G., Fouque, D. Economic effects of treatment of chronic kidney disease with low-protein diet. Journal of renal nutrition : the official journal of the Council on Renal Nutrition of the National Kidney Foundation. 24 (5), 313-321 (2014).
- Moon, K. H., Ko, I. K., Yoo, J. J., Atala, A. Kidney diseases and tissue engineering. Methods. 99, 112-119 (2016).
- Wobma, H., Vunjak-Novakovic, G. Tissue Engineering and Regenerative Medicine 2015: A Year in Review. Tissue engineering. Part B, Reviews. 22 (2), 101-113 (2016).
- Langer, R., Vacanti, J. Advances in tissue engineering. Journal of pediatric surgery. 51 (1), 8-12 (2016).
- Jakab, K., et al. Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells. Biofabrication. 2 (2), 022001 (2010).
- Fisher, M. B., Mauck, R. L. Tissue engineering and regenerative medicine: recent innovations and the transition to translation. Tissue engineering. Part B, Reviews. 19 (1), 1-13 (2013).
- Stewart, D. E., Garcia, V. C., Rosendale, J. D., Klassen, D. K., Carrico, B. J. Diagnosing the Decades-Long Rise in the Deceased Donor Kidney Discard Rate in the United States. Transplantation. 101 (3), 575-587 (2017).
- Mohan, S., et al. The weekend effect alters the procurement and discard rates of deceased donor kidneys in the United States. Kidney international. 90 (1), 157-163 (2016).
- Orlando, G., et al. Discarded human kidneys as a source of ECM scaffold for kidney regeneration technologies. Biomaterials. 34 (24), 5915-5925 (2013).
- Katari, R., et al. Renal bioengineering with scaffolds generated from human kidneys. Nephron. Experimental nephrology. 126 (2), 119 (2014).
- Kim, S. S., Park, H. J., Han, J., Choi, C. Y., Kim, B. S. Renal tissue reconstitution by the implantation of renal segments on biodegradable polymer scaffolds. Biotechnology letters. 25 (18), 1505-1508 (2003).
- Guimaraes-Souza, N. K., Yamaleyeva, L. M., AbouShwareb, T., Atala, A., Yoo, J. J. In vitro reconstitution of human kidney structures for renal cell therapy. Nephrology, dialysis, transplantation : official publication of the European Dialysis and Transplant Association – European Renal Association. 27 (8), 3082-3090 (2012).
- Kelley, R., et al. Tubular cell-enriched subpopulation of primary renal cells improves survival and augments kidney function in rodent model of chronic kidney disease. American journal of physiology. Renal physiology. 299 (5), 1026-1039 (2010).
- Czajka, C. A., Drake, C. J. Self-assembly of prevascular tissues from endothelial and fibroblast cells under scaffold-free, nonadherent conditions. Tissue engineering. Part A. 21 (1-2), 277-287 (2015).
- Rhett, J. M., Wang, H., Bainbridge, H., Song, L., Yost, M. J. Connexin-Based Therapeutics and Tissue Engineering Approaches to the Amelioration of Chronic Pancreatitis and Type I Diabetes: Construction and Characterization of a Novel Prevascularized Bioartificial Pancreas. Journal of diabetes research. 2016, 7262680 (2016).
- Al-Awqati, Q., Oliver, J. A. Stem cells in the kidney. Kidney international. 61 (2), 387-395 (2002).
- Aboushwareb, T., et al. Erythropoietin producing cells for potential cell therapy. World journal of urology. 26 (4), 295-300 (2008).
