מוצג כאן פרוטוקול לבידוד רקמת ריאה אזורית דה-צלולרית. פרוטוקול זה מספק כלי רב עוצמה לחקר מורכבויות באינטראקציות מטריצה חוץ-תאית ומטריצת תאים.
השתלת ריאות היא לרוב האפשרות היחידה לחולים בשלבים מאוחרים יותר של מחלת ריאות קשה, אך זו מוגבלת הן בשל אספקת ריאות מתאימות מתורם והן בדחייה חריפה וכרונית לאחר ההשתלה. בירור גישות ביו-הנדסיות חדשניות להחלפת ריאות חולות הוא הכרחי לשיפור הישרדות המטופלים ולמניעת סיבוכים הקשורים למתודולוגיות ההשתלה הנוכחיות. גישה חלופית כוללת שימוש בריאות שלמות דה-תאיות חסרות מרכיבים תאיים שהם בדרך כלל הגורם לדחייה חריפה וכרונית. מכיוון שהריאה היא איבר כה מורכב, מעניין לבחון את מרכיבי המטריקס החוץ תאיים של אזורים ספציפיים, כולל כלי הדם, דרכי הנשימה והרקמה הנאדית. מטרת גישה זו היא לבסס שיטות פשוטות וניתנות לשחזור שבאמצעותן חוקרים יכולים לנתח ולבודד רקמות ספציפיות לאזור מריאות שאינן סלולריות במלואן. הפרוטוקול הנוכחי פותח עבור חזירים וריאות אנושיות, אך עשוי להיות מיושם גם על מינים אחרים. עבור פרוטוקול זה צוינו ארבעה אזורים ברקמה: דרכי הנשימה, כלי הדם, הנאדיות ורקמת הריאה בתפזורת. הליך זה מאפשר רכישת דגימות של רקמה המייצגות בצורה מדויקת יותר את תוכן רקמת הריאה הדה-צלולרית בניגוד לשיטות ניתוח מסורתיות בתפזורת.
מחלות ריאה, כולל מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD), פיברוזיס ריאתי אידיופתי (IPF) וסיסטיק פיברוזיס (CF), נותרות כיום ללא תרופה 1,2,3,4. השתלת ריאות היא לעתים קרובות האפשרות היחידה עבור חולים בשלבים מאוחרים יותר, אולם זו נותרה אפשרות מוגבלת הן בשל אספקת ריאות תורם מתאימות והן דחייה חריפה וכרונית לאחר ההשתלה 3,5,6. ככזה, יש צורך קריטי באסטרטגיות טיפול חדשות. גישה מבטיחה אחת בביו-הנדסה נשימתית היא יישום של פיגומים שמקורם ברקמות, שהוכנו מרקמת ריאה טבעית שעברה דה-צלולריזציה. מכיוון שפיגומי ריאה שלמים אצלולריים שומרים על חלק ניכר מהמורכבות של הרכב המטריצה החוץ-תאית הטבעית (ECM) והפעילות הביולוגית, הם נחקרו באופן אינטנסיבי עבור הנדסת איברים שלמים וכמודלים משופרים לחקר מנגנוני מחלות ריאה 7,8,9,10. במקביל, יש עניין גובר בשימוש ברקמות דה-תאיות מאיברים שונים, כולל ריאות, כהידרוג’לים ומצעים אחרים לחקר אינטראקציות תא-תא ו-ECM של תאים במודלים של תרביות אורגנואידים ורקמות אחרות 11,12,13,14,15,16,17. אלה מספקים מודלים רלוונטיים יותר מאשר מצעים זמינים מסחרית, כגון Matrigel, שמקורם במקורות סרטניים. עם זאת, המידע על הידרוג’לים שמקורם בריאה אנושית מוגבל יחסית כיום. תיארנו בעבר הידרוג’לים שמקורם בריאות חזיר decellularized ואפיינו הן את התכונות המכניות והן את התכונות החומריות שלהם, כמו גם הדגמנו את התועלת שלהם כמודלים של תרביות תאים18,19. דו”ח שפורסם לאחרונה פירט את האפיון המכאני והויסקו-אלסטי הראשוני של הידרוג’לים שמקורם בריאות אנושיות נורמליות וחולות (COPD, IPF)20. כמו כן, הצגנו נתונים ראשוניים המאפיינים את תכולת הגליקוזאמינוגליקן של ריאות אנושיות תקינות ו- COPD דה-צלולריות, כמו גם את יישומם לחקר אינטראקציות תא-תא ו-ECMשל תאים 11.
דוגמאות אלה ממחישות את הכוח של שימוש באק”מ ריאה אנושית דה-צלולרית למטרות חקירה. עם זאת, הריאה היא איבר מורכב, והן המבנה והתפקוד משתנים באזורים שונים של הריאה, כולל הרכב ECM ותכונות אחרות כגון נוקשות21,22. ככזה, זה מעניין לחקור את ECM באזורים בודדים של הריאה, כולל קנה הנשימה ודרכי נשימה גדולות, דרכי נשימה בינוניות וקטנות, נאדיות, כמו גם כלי דם גדולים, בינוניים, קטנים. לשם כך, פיתחנו שיטה אמינה וניתנת לשחזור לניתוח ריאות אנושיות וחזירות שעברו דה-צלולריזציה, ולאחר מכן בידוד כל אחד מהאזורים האנטומיים הללו. זה איפשר ניתוח דיפרנציאלי מפורט של תכולת חלבון אזורית הן בריאות נורמליות והן בריאות חולות21.
רקמות דה-תאיות מבני אדם וממינים אחרים משמשות לעתים קרובות כביו-חומרים לחקר הרכב ECM וכן אינטראקציות תא-ECM במודלים של תרביות ex vivo, כולל הידרוג’לים תלת-ממדיים12,13. בדומה לאיברים אחרים, ריאות דה-תאיות שימשו בעבר לקביעת הבדלים בהרכב ECM בריאות לעומת חולות (כלומר…
The authors have nothing to disclose.
המחברים מודים לשירותי נתיחת UVM לאחר המוות על רכישת ריאות אנושיות ולדוקטורט רוברט פוליוט על תרומתם לטכניקות הדיסקציה הכוללות. מחקרים אלה נתמכו על ידי 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 |