비 계-무료 3 차원 심장 조직 창조의 그물 형 기반 방법

Summary

이 프로토콜 만족 구조적 무결성 및 동기 박동 동작 3 차원 비 계 없는 심장 조직을 만들 순 형 기반 방법을 설명 합니다.

Abstract

이 프로토콜 고 추가 비 계 자료 없이 3 차원 (3 차원) 심장 조직을 만들 쉬운 그물 형 기반 방법에 설명 합니다. 인간 유도 만능 줄기 세포 유래 cardiomyocytes (iPSC-CMs), 인간의 심장 섬유 아 세포 (HCFs), 그리고 인간의 탯 줄 정 맥 내 피 세포 (HUVECs)는 격리 하 고 70 %iPSC-CMs, 15 %HCFs, 및 15 %HUVECs 세포 현 탁 액을 생성 하는 데 사용. 그들은 spheroids의 수백을 한 번에 집 광을 위한 micropores를 포함 하는 매우 낮은 첨부 파일 “걸기 하락” 시스템에서 공동 경작. 셀 집계 하 고 자발적으로 공동 문화의 3 일 후 구타 spheroids를 형성 한다. spheroids 수확, 새로운 금형 캐비티에 시드 고 인큐베이터에 통에 경작. spheroids가 성숙한 기능 조직 시드 후 약 7 일. 만족 스러운 구조적 무결성 및 동기 박동 동작 융합된 spheroids 결과 다층된 조직에 의하여 이루어져 있다. 이 새로운 메서드는 나중에 심장 마비의 치료에 대 한 설계 조직 만들기를 재현 하 고 비용 효율적인 방법으로 유망 가능성이 있다.

Introduction

현재 심장 조직 공학의 목표는 대체 또는 손상 된 심근 조직¹의 기능과 구조를 복구 하는 치료를 개발 하는 것입니다. 기본 심장 조직의 중요 한 수축 및 electrophysiological 속성을 전시 하는 3 차원 심장 조직 모델을 만드는 방법 급속 하 게 확대 되어 있다^2,3. 다양 한 전략을 탐험 하 고 연구^4,5에서 사용 되었습니다. 이 방법에서에서 범위 특정 합성 및 천연 생리 활성 hydrogels, 젤라틴, 콜라겐, 섬유 소, 그리고 펩 티 드⁶, 같은 사용 하 여 바이오 잉크 증 착 기술² 및 bioprinting 기술⁷.

그것은 비 자유로운 방법 외국 비 계 소재⁸통합의 단점 없이 소재 기반 방법으로 유사한 조직 생산할 수 표시 되었습니다. 오 렌 Caspi 외. 셀의 다양 한 종류의 매우 vascularized 인간의 조작된 심장 조직⁹의 세대 수는 설명 했다. 턱 외. spheroids에서 심장 패치 생성을 위한 3 차원 인쇄 방법을 개발. 결과 패치 cardiomyocytes, 섬유 아 세포, 내 피 세포는 70:15:15 비율¹⁰에 구성 됩니다. Spheroids 하 여 효과적인 “빌딩 블록” 비 계 없는 심장 조직 창조의 그들은 저 산소 증에 대 한 저항으로 이식^11,12에 대 한 충분 한 기계적 무결성을가지고 표시 되었습니다. 이전 학문은 회전 타원 체 생성에 대 한 여러 가지 제작 방법을 설명 했다, 교수형의 사용을 포함 하 여 방법, 스피너 플라스 크¹³, 미세 시스템¹⁴및 비 점착 문화 표면 코팅 또는 코팅 agarose 마이크로 금형¹⁵. 이 프로토콜을 사용 하 여 교수형 드롭 장치, spheroids의 수백을 한 번에 집 광을 위한 micropores를 포함.

이 연구는 소설 평방 금형 캐비티에는 spheroids를 수동으로 시드 및 성숙에 대 한 통에 조직 배양 포함 심장 조직 창조에 대 한 효율적인 비 계 없는 방법을 선물 한다. 일반적인 정적 문화 조건 하에서 산소 보급 조직 구조, 중앙 괴 사 발생의 외부 측면에 제한 됩니다. 그러나, 그물 형 금형에 시드 모든 spheroids 영양분과 산소의 증가 보급에 대 한 수 있도록 지속적인 유체 운동, 미디어에 몰두. 또한,이 형 기반 방법 수동 최소의 노력으로 다른 크기의 조직 패치의 동시 생성 가능 하며 결과 조직 형에서 쉽게 제거 될 수 있습니다. 이 새로운 메서드는 비 계, 다층 심장 패치의 효율적이 고 재현 가능한 창조에 대 한 수 있습니다.

Protocol

1입니다. Cardiomyocytes의 준비 앞에서 설명한17지하실 멤브레인 매트릭스와 문화 인간 유도 만능 줄기 세포 (hiPSCs)와 6 잘 플레이트 코트. 앞에서 설명한 방법18을 사용 하 여 hiPSC CMs로 hiPSCs를 구분 합니다. 16-18 d 후 차별화에서 일시 중지는 cardiomyocytes 인산 염 버퍼 식 염 수 (PBS) x 1의 2 mL와 함께 각 잘 헹 궈 서 칼슘 또는 마그네슘, 인큐베이션 …

Representative Results

우리의 실험에 우리는 70 %iPSC-CMs, 15% HCFs RPMI/B-27 셀 미디어 mL 당 2,475,000 세포의 농도에 15 %HUVECs 세포 현 탁 액을 활용. 세포 현 탁 액을 만든 후 우리는 프로토콜의 4.3 단계에서 설명한 대로 드롭 시스템에 매달려 매우 낮은 첨부 파일의 각 음에 세포 현 탁 액 4 mL 적절. 교수형의 사용 문화 37 ° C, 5% CO2, 그리고 95% 습도에서 3 일 후에 spheroids를 치고 수백의 자발적인 형…

Discussion

이 방법의 중요성의 재현성 및 결과 다층 심장 조직의 효율성에 있다. 심장 조직 공학 분야에서 현재 목표 중 하나는 치는, 다층, 고 기능 3 차원 심장 패치를 생성 하는 방법을 식별 하입니다. 우리는 spheroids 소설 그물 형으로 cardiomyocytes, 내 피 세포, 섬유 아 세포의 구성의 직접 수동 시드 다층된 심장 조직 만들기의 효율적이 고 재현 가능한 방법 보고. 이 방법에 사용 되는 그물 형 6 x 6 x 1 m m 2 x 2 …

Materials

Human Cardiac fibroblasts (HCF)	Sciencell	6310
FM-2 Consists of Basal Medium	Sciencell	2331	HCF culture medium
Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC)	Lonza	CC-2935
EGM+Bullet Kit	Lonza	CC5035	HUVEC culture medium
E8 media	Invitrogen	A1517001	HiPSC culture medium
Geltrex	Invitrogen	A1413202
TrypLE Express Enzyme (1X)	Thermo Fisher	12604013	Trypsin and Cell dissociation reagent
RPMI media	Invitrogen	11875093	RPMI media with B-27 supplement is hiPSC-CM culture medium
B-27 supplement (50x)	Thermo Fisher	17504044	RPMI media with B-27 supplement is hiPSC-CM culture medium
Trypan Blue Solution, 0.4%	Thermo Fisher	15250061
Novel net mold	TissueByNet Co.,Ltd	NM25-1
Hanging drop plate	Kuraray Co.,Ltd	MPc350
6 well plates	Sigma-Aldrich	CLS-3516