Net kalıp tabanlı yöntemi iskele ücretsiz üç boyutlu kalp doku oluşturma
Summary
Bu iletişim kuralı tatmin edici yapısal bütünlüğü ve zaman uyumlu dayak davranışı ile üç boyutlu iskele ücretsiz kalp doku oluşturmak için net bir kalıp tabanlı yöntemini açıklar.
Abstract
Bu iletişim kuralı bir roman ve üç boyutlu (3-D) kalp dokuları ek iskele malzeme olmadan oluşturmak için kolay net kalıp tabanlı yöntemini açıklar. İnsan kaynaklı pluripotent kök hücre kaynaklı cardiomyocytes (IPSC-CMs), insan kalp fibroblastlar (HCFs) ve insan göbek damar endotel hücreleri (HUVECs) izole ve hücre süspansiyon ile %70 IPSC-CMs, %15 HCFs ve % 15 HUVECs oluşturmak için kullanılır. Onlar aynı anda yüzlerce pulcuklarının yoğuşmalı için micropores içeren bir ultra düşük eki “asılı damla” sisteminde ortak kültürlenir. Hücreleri toplamak ve kendiliğinden dayak pulcuklarının ortak kültür 3 gün sonra oluşturur. Pulcuklarının roman kalıp boşluğuna tohumlari, hasat ve bir shaker kuluçka kültürlü. Pulcuklarının olgun fonksiyonel mendil tohum sonra yaklaşık 7 gün haline. Sonuç çok katmanlı dokuları yuvarlak pulcuklarının tatmin edici yapısal bütünlüğü ve zaman uyumlu dayak davranış oluşur. Bu yeni yöntem gelecekte kalp yetmezliği tedavisi için tasarlanmış dokular oluşturmak için tekrarlanabilir ve düşük maliyetli bir yöntem olarak umut verici potansiyeli var.
Introduction
Geçerli kalp doku mühendisliği amacı değiştirebilir veya yapısı ve fonksiyonu yaralı miyokard doku1tamir için bir terapi geliştirmektir. 3-b kalp doku modelleri yerli kalp dokusunun önemli contractile ve elektrofizyolojik özellikleri sergileyen oluşturmak için yöntem hızla2,3genişletilmesi. Çeşitli stratejileri keşfedilmeyi ve çalışmalar4,5‘ te kullanılan. Bu yöntemler belirli sentetik ve doğal biyoaktif hydrogels, jelatin, kolajen, fibrin ve peptidler6gibi kullanımı ile arasındadır biyo-mürekkep ifade teknolojileri2 ve bioprinting teknolojileri7.
Bu iskele ücretsiz yöntemleri yabancı iskele malzeme8birleşmeyle dezavantajları olmadan biomaterial tabanlı yöntemi olarak karşılaştırılabilir doku üretebilir gösterilmiştir. Oren Caspi vd. , hücre türleri ortaklığın son derece bozukluklarına insan mühendislik kalp dokusu9nesil sağlar gösterdi. Çene ve ark. pulcuklarının kardiyak yama oluşturulması için 3-b bir yazdırma yöntemi geliştirdi. Sonuçta ortaya çıkan yamalar cardiomyocytes, fibroblastlar ve 70:15:15 oranı10endotel hücreleri oluşur. Pulcuklarının etkili “yapı taşları” İskele ücretsiz kalp doku yaratılış olarak onlar hipoksi karşı dirençli olması ve yeterli mekanik bütünlük implantasyon11,12sahip gösterilmiştir. Önceki çalışmalarda küresel oluşturmak için çeşitli imalat yöntemleri göstermiştir, idam kullanımı da dahil olmak üzere bırakma yöntemi, spinner şişeler13, mikrosıvısal sistemleri14ve yapışık olmayan kültür yüzeyler kaplamasız veya ile kaplı özel mikro-kalıpları15. Bu protokol için kullandığımız asılı pulcuklarının yüzlerce aynı anda yoğuşmalı için micropores içeren açılan aygıt.
Bu çalışmada bir roman ve el ile bir kare kalıp boşluğuna pulcuklarının tohum ve olgunlaşma için doku üzerinde bir shaker kuluçka içerir kalp doku oluşturmak için verimli iskele ücretsiz yöntemi sunar. Her zamanki gibi statik kültür koşullar altında oksijen difüzyon dış yönleri merkezi nekroz kaynaklanan doku yapısı ile sınırlıdır. Ancak, net kalıp ile medya için besin ve oksijen difüzyon artan sağlayan bir sürekli sıvı hareket ile kalıp içine seribaşı pulcuklarının daldırılır. Ayrıca, bu kalıp tabanlı yöntem farklı boyutta doku yamalar en az el ile çaba ile eşzamanlı oluşturulması için izin verir ve sonuç doku kalıptan kolayca kaldırılabilir. Bu roman yöntemi iskele-free, çok katmanlı kardiyak yamalar verimli ve tekrarlanabilir oluşturulması için izin verir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yöntem önemi, tekrarlanabilirlik ve sonuç çok katmanlı kalp doku etkinliğini yatıyor. Kalp doku mühendisliği alanında, geçerli gol atan, çok katmanlı ve fonksiyonel 3-b kardiyak yamalar oluşturmak için bir yöntem belirlemektir. Biz cardiomyocytes, endotel hücreleri ve fibroblastlar içerebilen bir roman net kalıp içine oluşan pulcuklarının, doğrudan el ile tohum tarafından çok katmanlı kalp dokuları oluşturmak verimli ve tekrarlanabilir bir yöntem raporu. Bu yöntemde kullanılan net kalı…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar aşağıdaki finansman kaynağı kabul: Magic bu konularda Fonu kardiyovasküler araştırma için.
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 |
References
- Gao, L., et al. Myocardial Tissue Engineering With Cells Derived From Human-Induced Pluripotent Stem Cells and a Native-Like, High-Resolution, 3-Dimensionally Printed Scaffold. Circulation Research. 120 (8), 1318-1325 (2017).
- Borovjagin, A. V., Ogle, B. M., Berry, J. L., Zhang, J. From Microscale Devices to 3D Printing: Advances in Fabrication of 3D Cardiovascular Tissues. Circulation Research. 120 (1), 150-165 (2017).
- Tandon, N., et al. Electrical stimulation systems for cardiac tissue engineering. Nature Protocols. 4 (2), 155-173 (2009).
- Duran, A. G., et al. Regenerative Medicine/Cardiac Cell Therapy: Pluripotent Stem Cells. The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 66 (1), 53-62 (2018).
- Lux, M., et al. In vitro maturation of large-scale cardiac patches based on a perfusable starter matrix by cyclic mechanical stimulation. Acta Biomaterialia. 30, 177-187 (2016).
- Eschenhagen, T., et al. Three-dimensional reconstitution of embryonic cardiomyocytes in a collagen matrix: a new heart muscle model system. The FASEB Journal. 11 (8), 683-694 (1997).
- Moldovan, N. I., Hibino, N., Nakayama, K. Principles of the Kenzan Method for Robotic Cell Spheroid-Based Three-Dimensional Bioprinting. Tissue Engineering Part B: Reviews. 23 (3), 237-244 (2017).
- Sugiura, T., Hibino, N., Breuer, C. K., Shinoka, T. Tissue-engineered cardiac patch seeded with human induced pluripotent stem cell derived cardiomyocytes promoted the regeneration of host cardiomyocytes in a rat model. Journal of Cardiothoracic Surgery. 11 (1), 163 (2016).
- Caspi, O., et al. Tissue engineering of vascularized cardiac muscle from human embryonic stem cells. Circulation Research. 100 (2), 263-272 (2007).
- Ong, C. S., et al. Biomaterial-Free Three-Dimensional Bioprinting of Cardiac Tissue using Human Induced Pluripotent Stem Cell Derived Cardiomyocytes. Scientific Reports. 7 (1), 4566 (2017).
- Kelm, J. M., et al. A novel concept for scaffold-free vessel tissue engineering: self-assembly of microtissue building blocks. Journal of Biotechnology. 148 (1), 46-55 (2010).
- Noguchi, R., et al. Development of a three-dimensional pre-vascularized scaffold-free contractile cardiac patch for treating heart disease. The Journal of Heart and Lung Transplantation. 35 (1), 137-145 (2016).
- Zuppinger, C. 3D culture for cardiac cells. Biochimica et Biophysica Acta. 1863 (7 Pt B), 1873-1881 (2016).
- Langenbach, F., et al. Generation and differentiation of microtissues from multipotent precursor cells for use in tissue engineering. Nature Protocols. 6 (11), 1726-1735 (2011).
- Fennema, E., Rivron, N., Rouwkema, J., van Blitterswijk, C., de Boer, J. Spheroid culture as a tool for creating 3D complex tissues. Trends in Biotechnology. 31 (2), 108-115 (2013).
- Agocha, A., Sigel, A. V., Eghbali-Webb, M. Characterization of adult human heart fibroblasts in culture: a comparative study of growth, proliferation and collagen production in human and rabbit cardiac fibroblasts and their response to transforming growth factor-beta1. Cell Tissue Research. 288 (1), 87-93 (1997).
- Baudin, B., Bruneel, A., Bosselut, N., Vaubourdolle, M. A protocol for isolation and culture of human umbilical vein endothelial cells. Nature Protocols. 2 (3), 481-485 (2007).
- Pimentel, C. R., et al. Three-dimensional fabrication of thick and densely populated soft constructs with complex and actively perfused channel network. Acta Biomaterialia. 65, 174-184 (2018).
- Shimizu, T., et al. Polysurgery of cell sheet grafts overcomes diffusion limits to produce thick, vascularized myocardial tissues. The FASEB Journal. 20 (6), 708-710 (2006).
- Sakaguchi, K., Shimizu, T., Okano, T. Construction of three-dimensional vascularized cardiac tissue with cell sheet engineering. Journal of Controlled Release. 205, 83-88 (2015).
- Ong, C. S., et al. Creation of Cardiac Tissue Exhibiting Mechanical Integration of Spheroids Using 3D Bioprinting. Journal of Visualized Experiments. 125 (e55438), (2017).
- Tan, Y., et al. Cell number per spheroid and electrical conductivity of nanowires influence the function of silicon nanowired human cardiac spheroids. Acta Biomaterialia. 51, 495-504 (2017).
- Karra, R., Poss, K. D. Redirecting cardiac growth mechanisms for therapeutic regeneration. Journal of Clinical Investigation. 127 (2), 427-436 (2017).
- Bartholoma, P., et al. Three-dimensional in vitro reaggregates of embryonic cardiomyocytes: a potential model system for monitoring effects of bioactive agents. Journal of Biomolecular Screening. 10 (8), 814-822 (2005).
