Ingeniería fibrina basado en construcciones de tejido de miofibroblastos y de aplicación de las restricciones y la tensión para inducir la organización de células y colágeno (Re)

Summary

Este sistema modelo se inicia a partir de un gel de fibrina-miofibroblastos poblado que se puede utilizar para estudiar colágeno endógeno (re) organización en tiempo real de una manera no destructiva. El modelo de sistema es muy sintonizable, ya que se puede utilizar con diferentes fuentes de células, aditivos de medio, y se puede adaptar fácilmente a las necesidades específicas.

Abstract

Contenido de colágeno y la organización en el desarrollo de tejidos de colágeno pueden ser influenciados por las cepas locales del tejido y tejido de restricción. Ingenieros de tejidos pretenden utilizar estos principios para crear tejidos con colágeno arquitecturas predefinidas. Una comprensión completa de los procesos subyacentes exactas de la remodelación del colágeno para controlar la arquitectura final del tejido, sin embargo, es insuficiente. En particular, se sabe poco acerca de la orientación de la (re) producción de fibras de colágeno en respuesta a cambios en las condiciones de carga mecánica del tejido. Hemos desarrollado un sistema modelo in vitro, que consiste en biaxialmente con limitaciones de miofibroblastos cabezas de serie de fibrina construcciones, para aclarar aún más colágeno (re) orientación en respuesta a i) revertir biaxial a condiciones de carga estática uniaxiales y ii) cíclico carga uniaxial de la biaxialmente limitado construcciones antes y después de un cambio en la dirección de carga, con el uso del dispositivo de carga FX4000T Flexcell. Time-lapse confocal de imágenes se utiliza a visualize orientación colágeno (re) de una manera no destructiva.

Células y colágeno organización en las construcciones se puede visualizar en tiempo real, y un sistema de referencia interna nos permite reubicar las células y las estructuras de colágeno para un análisis cronológico. Varios aspectos del sistema de modelo se pueden ajustar, como fuente de células o el uso de células sanas y enfermas. Los aditivos pueden ser utilizados para aclarar aún más los mecanismos de remodelación del colágeno subyacente, por ejemplo la adición de las MMPs o el bloqueo de las integrinas. Forma y tamaño de la construcción se pueden adaptar fácilmente a las necesidades específicas, lo que resulta en un sistema modelo altamente ajustable para estudiar la organización de células y colágeno (re).

Introduction

Tejidos cardiovasculares tienen una función de soporte importante. En particular, el contenido y la organización de las fibras de colágeno en la matriz extracelular contribuir a las propiedades de carga y dominar a la fuerza general del tejido ^1. En la ingeniería de tejidos se utiliza acondicionado mecánico de la construcción – por lo general consiste en (cíclico) regímenes tensos – para mejorar la organización del tejido y las propiedades mecánicas ^2,3. Aún no se ha logrado la comprensión completa de la organización de colágeno inducida por deformación en geometrías complejas de tejidos para crear tejidos con colágeno arquitectura predefinida. Esto se debe principalmente a nuestro conocimiento limitado de la remodelación del colágeno en los tejidos en desarrollo. Los modelos existentes dan principalmente información sobre el resultado neto final de la remodelación del colágeno con el uso de la tensión estática ^4-6. Aquí, se proporciona un sistema modelo altamente ajustable que permite el estudio de la organización de colágeno (re) de una manera en tiempo real, en 3D, bajo la influenciade tensión estática o cíclico. Las construcciones son de tejido a base de fibrina, asegurarse de que todas las colágeno en la construcción es endógeno. Células y colágeno organización en las construcciones se visualiza, y un sistema de referencia interna nos permite reubicar las células y las estructuras de colágeno para un análisis cronológico. En este protocolo se describe el uso del sistema de modelo para células Vena safena Humanos (HVSCs), ya que estas células son conocidos por su aumento de la producción de matriz extracelular y la capacidad de remodelar la matriz y el uso establecido en los tejidos cardiovasculares de ingeniería ^7, basado en la obra de De Jonge et al. ⁸

Protocol

1. Cultura de la vena safena Humanos Células Aislar las células de la vena safena magna, adquirido a partir de un donante, de conformidad con las directrices para el material de uso secundario, de acuerdo con el protocolo por Schnell et al. 9 y almacenar estos en nitrógeno líquido. Desde la parte de la vena safena magna de uno piezas cortadas donantes de 2 x 2 mm a la cultura en una placa de seis pocillos. Utilice 2 piezas por pocillo. Suficientes células pueden obtenerse generalmente…

Representative Results

Este sistema modelo permite para el cultivo de miofibroblastos de semilla geles de fibrina. Figura 1A muestra un tejido cultivado primera virtud de las limitaciones biaxial estáticas. Limitaciones de tejido son liberados por corte del gel de fibrina a partir de dos restricciones, para crear restricciones estáticos uniaxiales, y compacta de tejido y remodela después (Figura 1A). Para cepa cíclico, el tejido se cultiva bajo limitaciones biaxial estáticas así. Después de 5 días ten…

Discussion

El sistema modelo descrito de construcciones de fibrina por células pobladas tiene un gran potencial para el estudio de células y colágeno (re) organización (de Jonge et al. ^15), por ejemplo, para ser utilizado para los propósitos de ingeniería de tejidos. Mediante el uso de fibrina como el portador inicial de la célula, después de la degradación de fibrina, se crea un tejido con las células y la matriz sólo endógena. De esta manera, las células son estimuladas para reaccionar a…

Materials

Name	Company	Catalog number	Comments
Culture plastic	Greiner		Includes culture flasks and pipettes
Advanced DMEM	Gibco	12491
Fetal bovine serum	Greiner	758075
Penicillin/streptomycin	Gibco	10378016
GlutaMax	Gibco	35050-079
Elastomer and curing agent	Dow Corning Corporation	3097358-1004	Silastic MDX 4-4210#
Velcro	Regular store		You can buy this at a regular store, only use the soft side
Bioflex culture plates	Flexcell Int	BF-3001U	Untreated
L-Ascorbic Acid 2-phosphatase	Sigma	A8960
ε-Amino Caproic Acid	Sigma-Aldrich	D7754
Bovine thrombin	Sigma	T4648
Bovine fibrinogen	Sigma	F8630
0.45 syringe filter	Whatmann (Schleicher and Scheul)	10462100
Polystyrene microspheres	Invitrogen	F-8829	Blue fluorescent, 10 μm diameter
Flexcell FX-4000T	Flexcell Int		Includes rectangular loading posts
Cell Tracker Orange	Invitrogen Molecular Probes	C2927
CNA35-OG488			Cordially provided by the Laboratory for Macromolecular and Organic Chemistry, Department of Biomedical Engineering, Eindhoven University of Technology
Confocal laser scanning microscope	Carl Zeiss		LSM 510 Meta laser scanning microscope and Two-Photon-LSM mode
Amphotericin	Gibco	15290-018	Needed for cell isolation