Summary

마우스 모델에서 하대 정맥 끼어 이식의 주입

Published: June 04, 2014
doi:

Summary

세포 및 분자 neotissue 형성에 대한 우리의 지식을 개선하기 위해, TEVG의 쥐 모델은 최근에 개발되었다. 이식은 C57BL / 6 마​​우스의 신동맥 대정맥 개재 이식으로 이식되었다. 이 모델은 우리의 임상 연구에서 달성 된 것과 유사한 결과를 얻을 수 있지만, 훨씬 단축 된 시간 과정을 통해.

Abstract

골수 단핵 세포 (골수 세포)의 시드 생분해 성 지지체는 종종 선천성 심장 기형을 치료하는 재건 수술에 사용됩니다. 장기 임상 결과는 협착의 중요한 발생으로, 그러나, 우수한 개통 률을 보였다. 혈관 neotissue 형성의 세포 및 분자 메커니즘을 조사하고 조직 공학 혈관 이식 (TEVGs)에 협착 개발을 방지하기 위해, 우리는 약 1mm 내경 이식 마우스 모델을 개발했다. 첫째, TEVGs는 폴리 글리콜 산 부직포로 제조 생분해 성 관 비계 조립 하였다는 ε-카프로 락톤 및 L-락 타이드 공중 합체로 코팅 된 메쉬 느꼈다. 지지체는 그 후, 동결 건조기에 넣고 24 시간 동안 진공, 세포 시딩까지 데시 케이 터에 보관 하였다. 둘째, 골수 공여 쥐로부터 수거하고 단핵 세포는 밀도 구배 원심 분리에 의해 분리 하였다. 셋째, 약 백만 세포되었습니다발판에 씨앗을 품고 및 O / N을 배양 마지막으로, 시드 발판은 다음 C57BL / 6 마​​우스의 신동맥 대정맥 개재 이식으로 이식되었다. 이식 이식은 혈전 색 전성 합병증 또는 동맥류 형성의 증거도없이 우수한 개통 (> 90 %)을 보여 주었다. 이 쥐 모델은 이해에서 우리를 돕고 TEVG에 neotissue 형성의 세포 및 분자 메커니즘을 정량화합니다.

Introduction

선천성 심장 결함이 미국에서 출산의 약 8 %에 영향을 미치는 심각한 상황이다. 선천성 심장 결함 또는 2.4 1,000 명당 출생과 그 유아의 약 25 %가 자신의 수명의 첫 해에 침략적인 치료를 필요로합니다. 선천성 심장 질환에 대한 가장 효과적인 치료법은 재건 수술이다. 불행하게도, 현재 혈관 도관의 사용에서 발생하는 합병증은 수술 후 사망률과 사망의 가장 중요한 원인입니다.

이 문제를 해결하기 위해, 우리는 임상 2에 대한 첫 번째 조직 공학 혈관 이식 (TEVGs)를 개발했다. TEVGs은자가 골수 파생 된 단핵 세포 (BM-다국적 기업)의 시드 및 선천성 심장 수술을위한 정맥 도관으로 이식 된 생분해 성 폴리 에스테르 튜브로 구성되었다. 결과는 후속 1-3 세에 우수한 개통 률을 보였으 나 협착의 중요한 발생률 <s> 3,4입니다. 그것은 neotissue 혈관 형성 및 TEVG 협착의 개발을 기본 메커니즘을 더 잘 이해가 필요했던 것이 분명했다. 더 TEVGs의 개발 및 협착증 전개 메커니즘을 이해하기 위해, 양의 모델은 5,6를 생성 하였다. 이 모델에서, TEVGs 성공적으로 생활 용기로 변환 및 형태와 기본 정맥의 기능 모두에서 유사했다. 큰 동물 모델의 사용은 TEVGs의 임상 사용을 주었 중요한 사전 임상 정보를 제공하는 좋은 첫 번째 단계였다. 그러나, 대형 동물 모델을 사용하여 TEVGs 혈관 neotissue 형성의 세포 및 분자 메커니즘의 완전한 이해로 인해 종의 특정 분자 도구의 부족으로 인해 혈관 세포의 표현형의 분자 특성의 한계로 제한됩니다. 이러한 단점을 극복하기 위해, TEVGs의 쥐 모델은 마우스 유전학의 급속한 발전과 자신의 광범위한 molecula의 이유에 의해 개발되었다단축 시간 규모의 추가 장점과 연구의 특성화.

쥐 IVC의 개재 모델을 충실하게 큰 동물과 인간에서 발생 neovessel 형성 과정을 효과적으로 요약,하지만 훨씬 짧은 시간 코스 6-9 이상. 여기에, 생분해 성 지지체를 사용하여 작은 규모의 이식 제조를위한 상세한 프로토콜, BM-MNC 수확 및 격리, 발판에 BM-MNC 파종 및 쥐 모델 이식 주입을 설​​명했다.

Protocol

참고 : 모든 동물의 절차는 전국 어린이 병원 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다. 1. 이식 제조 흄 후드 아래에 2 ㎖ 디 옥산에 100 ㎎의 P (LA / CL)을 추가하여 ε-카프로 락톤 및 L-락 타이드 공중 합체 P (LA / CL) 솔루션을합니다. 소용돌이에 솔루션을 배치하고 완전히 용해 1.5 시간 동안 지속적으로 혼합한다. 한편, (PGA)가 냉장고에서 느껴지는 ?…

Representative Results

TEVG 주입의 개략도가도 1에 도시된다. 골수 공여 마우스로부터 수확하고, 모노 핵 세포 밀도 원심 분리를 이용하여 분리 한 후 생분해 성 지지체 상에 시드. 시드 발판은 O / N을 배양하고 하대 정맥 삽입술 이식으로받는 마우스에 이식했다. 도 2는 P-PGA (CL / LA) 지지체의 주사 전자 현미경을 도시한다. 내부 직경은 약 1mm이고 벽 두께는 약 0.17 mm이었다. ?…

Discussion

TEVG의 마우스 모델은 neotissue 형성 및 협착의 개발의 세포 및 분자 메커니즘을 연구 할 수있는 유용한 도구입니다. 시드 BM-MNC는 이식 11 씨앗을 품고 세포의 두 조직 학적 및 SEM 이미지에 나타내었다. 세포 파종 효율은 DNA 분석 7을 사용하여 표시 하였다. 이 모델 시스템을 사용하여, 우리는 세포 시딩은 우리의 인간 임상 시험 3에 고장 차 모드였다 TEVG 협착의 개발의 발생률?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 CKB에 NIH (RO1 HL098228)에서 교부금에 의해 부분적으로 지원되었다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
polyglycolic acid (PGA) felt Biomedical Structures Custome ordered
ɛ-caprolactone and L-
lactide copolymer P(LA/CL) 
Gunze Inc. Custome ordered
Pipet tip, 0.1-10 μl  Fisher Sientific 02-707-456
Lyophilizer  Labconco 7070020
RPMI medium 1604 gibco 11875-093
Petri dish BD 353003
24 well plate Corning 3526
15cc tube  BD 352096
Ficoll Sigma 10831-100ml Also called 'Histopaque'
DPBS gibco 14190-144
Littauer Bone Cutter 4.5" Straight Roboz RS-8480 For BM harvesting
Forceps 4.5" Roboz RS-8120 For BM harvesting
Scissors 4.5" Roboz RS-5912 For BM harvesting
Microscope Leica M80
C57BL/6J (H-2b), Female Jackson Laboratories  664 8-12 weeks
Ketamine Hydrochloride Injection Hospira Inc. NDC 0409-2053
Xylazine Sterile Solution Akorn Inc. NADA# 139-236
ketoprofen Fort Dodge Animal Health NDC 0856-4396-01
Ibuprofen PrecisionDose NDC 68094-494-59
Heparin Sodium Sagent Pharmaceticals NDC 25021-400
Saline solution (Sterile 0.9% Sodium Chloride) Hospira Inc. NDC 0409-0138-22
0.9% Sodium Chloride Injection Hospira Inc. NDC 0409-4888-10
Petrolatum Ophthalmic Ointment Dechra Veterinary Products NDC 17033-211-38
Iodine Prep Pads Triad Disposables, Inc. NDC 50730-3201-1
Alcohol Prep Pads McKesson Corp. NDC 68599-5805-1
Cotton tipped applicators Fisher Sientific 23-400-118
Fine Scissor FST 14028-10
Micro-Adson Forcep FST 11018-12
Clamp Applying Forcep FST 00072-14
S&T Vascular Clamp FST 00396-01
Spring Scissors FST 15008-08
Colibri Retractors FST 17000-04
Dumont #5 Forcep FST 11251-20 
Dumont #7 – Fine Forceps FST 11274-20
Dumont #5/45 Forceps FST 11251-35
Tish Needle Holder/Forceps Micrins MI1540
Black Polyamide Monofilament Suture, 10-0 AROSurgical Instruments Corporation TI638402 For sutureing the graft
Black Polyamide Monofilament Suture, 6-0 AROSurgical Instruments  SN-1956 For musculature and skin closure
Non-Woven Songes McKesson Corp. 94442000
Absorbable hemostat Ethicon 1961
1 ml Syringe BD 309659
3 ml Syringe BD 309657
10 ml Syringe BD 309604
18G 1 1/2 in, Needle BD 305190
25G 1 in., Needle BD 305125
30G 1 in., Needle BD 305106
Warm Water Recircultor Gaymar TP-700
Warming Pad Gaymar TP-22G
Trimmer Wahl 9854-500

References

  1. Heart Association, A. m. e. r. i. c. a. n. Heart Disease and Stroke Statistics—2012 Update. Circulation. 125, (2012).
  2. Shinoka, T., et al. Creation Of Viable Pulmonary Artery Autografts Through Tissue Engineering. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 115, 536-546 (1998).
  3. Hibino, N., et al. Late-term results of tissue-engineered vascular grafts in humans. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 139, 431-436 (2010).
  4. Shin’oka, T., et al. Midterm clinical result of tissue-engineered vascular autografts seeded with autologous bone marrow cells. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 129, 1330-1338 (2005).
  5. Brennan, M. P., et al. Tissue-engineered vascular grafts demonstrate evidence of growth and development when implanted in a juvenile animal model. Ann Surg. 248, 370-377 (2008).
  6. Roh, J. D., et al. Construction of an autologous tissue-engineered venous conduit from bone marrow-derived vascular cells: optimization of cell harvest and seeding techniques. Journal of Pediatric Surgery. 42, 198-202 (2007).
  7. Hibino, N., et al. Tissue-engineered vascular grafts form neovessels that arise from regeneration of the adjacent blood vessel. The FASEB Journal. 25, 2731-2739 (2011).
  8. Hibino, N., et al. A critical role for macrophages in neovessel formation and the development of stenosis in tissue-engineered vascular grafts. The FASEB Journal. 25, 4253-4263 (2011).
  9. Naito, Y., et al. Characterization of the Natural History of Extracellular Matrix Production in Tissue-Engineered Vascular Grafts during Neovessel Formation. Cells Tissues Organs. 195, 60-72 (2012).
  10. Naito, Y., et al. Beyond Burst Pressure: Initial Evaluation of the Natural History of the Biaxial Mechanical Properties of Tissue Engineered Vascular Grafts in the Venous Circulation Using a Murine Model. Tissue Eng. Part A. 20, (2013).
  11. Mirensky, T. L., et al. Tissue-engineered vascular grafts: does cell seeding matter. Journal of Pediatric Surgery. 45, 1299-1305 (2010).
  12. Roh, J. D., et al. Tissue-engineered vascular grafts transform into mature blood vessels via an inflammation-mediated process of vascular remodeling. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107, 4669-4674 (2010).
  13. Mirensky, T. L., et al. Tissue-engineered arterial grafts: long-term results after implantation in a small animal model. Journal of Pediatric Surgery. 44, 1127-1133 (2009).
  14. Lee, Y. U., Naito, Y., Kurobe, H., Breuer, C. K., Humphrey, J. D. Biaxial mechanical properties of the inferior vena cava in C57BL/6 and CB-17 SCID/bg mice. Journal of Biomechanics. 46, 2277-2282 (2013).
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Lee, Y., Yi, T., Tara, S., Lee, A. Y., Hibino, N., Shinoka, T., Breuer, C. K. Implantation of Inferior Vena Cava Interposition Graft in Mouse Model. J. Vis. Exp. (88), e51632, doi:10.3791/51632 (2014).

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