Summary

In vitro Driedimensionale kiemtest van angiogenese met behulp van embryonale stamcellen van muizen voor vaatziektemodellering en drugstests

Published: May 11, 2021
doi:

Summary

Deze test maakt gebruik van embryonale stamcellen van muizen gedifferentieerd in embryoïde lichamen gekweekt in 3D-collageengel om de biologische processen te analyseren die kiemende angiogenese in vitro beheersen. De techniek kan worden toegepast voor het testen van medicijnen, het modelleren van ziekten en voor het bestuderen van specifieke genen in de context van deleties die embryonaal dodelijk zijn.

Abstract

Recente ontwikkelingen in geïnduceerde pluripotente stamcellen (iPSC) en genbewerkingstechnologieën maken de ontwikkeling mogelijk van nieuwe op menselijke cellen gebaseerde ziektemodellen voor fenotypische geneesmiddelenontdekking (PDD) -programma’s. Hoewel deze nieuwe apparaten de veiligheid en werkzaamheid van experimentele geneesmiddelen bij mensen nauwkeuriger konden voorspellen, is hun ontwikkeling naar de kliniek nog steeds sterk afhankelijk van zoogdiergegevens, met name het gebruik van muizenziektemodellen. Parallel aan humane organoïde of organ-on-chip ziektemodellen is de ontwikkeling van relevante in vitro muismodellen daarom een onvervulde behoefte aan het evalueren van directe geneesmiddeleneffectiviteit en veiligheidsvergelijkingen tussen soorten en in vivo en in vitro aandoeningen. Hier wordt een vasculaire kiemtest beschreven die gebruik maakt van embryonale stamcellen van muizen die zijn gedifferentieerd in embryoïde lichamen (EB’s). Gevasculariseerde EB’s gekweekt op 3D-collageengel ontwikkelen nieuwe bloedvaten die uitzetten, een proces dat kiemende angiogenese wordt genoemd. Dit model vat de belangrijkste kenmerken samen van in vivo ontkiemende angiogenese-vorming van bloedvaten uit een reeds bestaand vasculair netwerk – inclusief endotheelcelselectie, endotheelcelmigratie en proliferatie, celgeleiding, buisvorming en rekrutering van muurschilderingen. Het is vatbaar voor screening op geneesmiddelen en genen die angiogenese moduleren en vertoont overeenkomsten met recent beschreven driedimensionale (3D) vasculaire assays op basis van menselijke iPSC-technologieën.

Introduction

In de afgelopen drie decennia is target-based drug discovery (TDD) op grote schaal gebruikt bij het ontdekken van geneesmiddelen door de farmaceutische industrie. TDD bevat een gedefinieerd moleculair doelwit dat een belangrijke rol speelt in een ziekte en is gebaseerd op de ontwikkeling van relatief eenvoudige celkweeksystemen en uitlezingen voor geneesmiddelenscreening1. De meeste typische ziektemodellen die in TDD-programma’s worden gebruikt, omvatten traditionele celkweekmethoden zoals kankercellen of onsterfelijke cellijnen die zijn gekweekt in kunstmatige omgevingen en niet-fysiologische substraten. Hoewel veel van deze modellen levensvatbare hulpmiddelen hebben geboden voor het identificeren van succesvolle kandidaat-geneesmiddelen, kan het gebruik van dergelijke systemen twijfelachtig zijn vanwege hun slechte ziekterelevantie2.

Voor de meeste ziekten zijn de onderliggende mechanismen inderdaad complex en verschillende celtypen, onafhankelijke signaalroutes en meerdere sets genen blijken vaak bij te dragen aan een specifiek ziektefenotype. Dit geldt ook voor erfelijke ziekten waarbij de primaire oorzaak een mutatie in één enkel gen is. Met de recente komst van door de mens geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC) technologieën en genbewerkingstools, is het nu mogelijk om 3D-organoïden en organ-on-chip ziektemodellen te genereren die de in vivo menselijke complexiteit beter kunnen samenvatten 3,4. De ontwikkeling van dergelijke technologieën wordt geassocieerd met een heropleving van de interesse in fenotypische geneesmiddelenontdekking (PDD) -programma’s1. PDD kan worden vergeleken met empirische screening, omdat ze niet afhankelijk zijn van kennis van de identiteit van een specifiek geneesmiddeldoelwit of een hypothese over de rol ervan bij de ziekte. De PDD-aanpak wordt nu steeds meer erkend om sterk bij te dragen aan de ontdekking van eersteklas geneesmiddelen5. Omdat de ontwikkeling van menselijke organoïde en organ-on-chip-technologieën nog in de kinderschoenen staat, wordt verwacht dat iPSC-modellen (aangevuld met innovatieve beeldvormings- en machine-learningtools6,7) in de nabije toekomst meerdere nieuwe complexe celgebaseerde ziektemodellen voor geneesmiddelenscreening en bijbehorende PDD-programma’s zullen bieden om de slechte productiviteit van de TDD-benadering te overwinnen8, 9.

Hoewel menselijke organoïde- en organ-on-chip-modellen belangrijke inzichten kunnen bieden in de complexiteit van de ziekte en in de identificatie van nieuwe geneesmiddelen, is het brengen van geneesmiddelen in de nieuwe klinische praktijk ook sterk afhankelijk van gegevens uit diermodellen om hun werkzaamheid en veiligheid te beoordelen. Onder hen zijn genetisch gemodificeerde muizen zeker de meest geprefereerde zoogdiermodellen. Ze hebben veel voordelen omdat ze een relatief korte generatietijd hebben voor zoogdieren, veel vergelijkbare fenotypen hebben als menselijke ziekten en gemakkelijk genetisch kunnen worden gemanipuleerd. Ze worden daarom op grote schaal gebruikt in programma’s voor het ontdekken van geneesmiddelen10. Het overbruggen van de kloof tussen muizen en mensen blijft echter een belangrijke uitdaging11. De ontwikkeling van in vitro muismodellen die gelijkwaardig zijn aan humane organoïde en organ-on-chip-modellen zou deze leemte ten minste gedeeltelijk kunnen opvullen, omdat het directe vergelijkingen van de werkzaamheid en veiligheid van geneesmiddelen tussen in vivo muis- en in vitro menselijke gegevens mogelijk zal maken.

Hier wordt een vasculaire kiemtest in embryoïde lichamen van muizen (EB’s) beschreven. Bloedvaten zijn samengesteld uit endotheelcellen (binnenbekleding van vaatwanden), muurschilderingen (vasculaire gladde spiercellen en pericyten)12. Dit protocol is gebaseerd op de differentiatie van muizenembryonale stamcellen (mESCs) in gevasculariseerde EB’s met behulp van hangende druppels die de novo endotheelcel- en muurschilderceldifferentiatie recapituleren13,14. Muis-SER’s kunnen gemakkelijk in cultuur worden vastgesteld van geïsoleerde dag 3.5 muisblastocysten met verschillende genetische achtergronden15. Ze bieden ook mogelijkheden voor klonale analyse, afstammingstracering en kunnen gemakkelijk genetisch worden gemanipuleerd om ziektemodellente genereren 13,16.

Omdat bloedvaten alle organen voeden, is het niet verrassend dat veel ziekten, zo niet alle, geassocieerd zijn met veranderingen in de microvasculatuur. In pathologische omstandigheden kunnen endotheelcellen een geactiveerde toestand aannemen of disfunctioneel worden, wat resulteert in de dood van muurschilderingen of migratie weg van bloedvaten. Deze kunnen leiden tot overmatige angiogenese of tot bloedvaten, kunnen een abnormale bloedstroom en een defecte bloedvatbarrière veroorzaken, wat leidt tot extravasatie van immuuncellen en ontsteking12,17,18,19. Onderzoek voor de ontwikkeling van geneesmiddelen die bloedvaten moduleren is daarom hoog, en meerdere moleculaire spelers en concepten zijn al geïdentificeerd voor therapeutische targeting. In deze context is het beschreven protocol bijzonder geschikt voor het bouwen van ziektemodellen en voor het testen van geneesmiddelen, omdat het de belangrijkste kenmerken van in vivo kiemende angiogenese samenvat, waaronder endotheelpunt- en stengelcelselectie, endotheelcelmigratie en -proliferatie, endotheelcelbegeleiding, buisvorming en rekrutering van muurschilderingen. Het vertoont ook overeenkomsten met recent beschreven 3D vasculaire assays op basis van menselijke iPSC-technologieën20.

Protocol

1. Mediavoorbereiding en cultuur van mESC Bereid geconditioneerd medium +/- (CM+/-) met behulp van het supplement 1x Glasgow MEM (G-MEM BHK-21) medium met 10% (vol/vol) warmte-geïnactiveerd foetaal runderserum (FBS), 0,05 mM β-mercaptoethanol, 1x niet-essentiële aminozuren (NEAA 1x), 2 mM L-glutamine en 1 mM natriumpyruvaat. Bereid geconditioneerd medium +/+ (CM+/+) met behulp van het supplement CM+/- medium met leukemie remmende factor (LIF) (1.500 E/ml) en 0,1 mM β-mercaptoethanol. Ber…

Representative Results

Het protocoloverzicht van de bloedvatkiemtest is weergegeven in figuur 1. Negen dagen oude EB’s afgeleid van drie onafhankelijke 129 / Ola mESC-lijnen (Z / Red, R1 en E14) werden enzymatisch gedissocieerd in enkele cellen met behulp van collagenase A. Cellen werden gekleurd voor PECAM-1 en geanalyseerd door fluorescentie-geactiveerde celsortering (FACS) zoals beschreven. Alle cellijnen vertoonden robuuste endotheeldifferentiatie en er werden geen verschillen waargenomen in hun vermogen om te…

Discussion

Dit protocol beschrijft een onbevooroordeelde, robuuste en reproduceerbare 3D EB-gebaseerde vasculaire kiemtest die vatbaar is voor screening op geneesmiddelen en genen die angiogenese moduleren. Deze methode biedt voordelen ten opzichte van veel veelgebruikte tweedimensionale (2D) assays met behulp van endotheelcelculturen zoals Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) om migratie te monitoren (laterale scratch assay of de Boyden chamber assay)22,23 of proliferatie (celnummer tellen, detectie van DNA-synthese<sup…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Nederlandse organisatie voor gezondheidsonderzoek en zorginnovatie (ZonMW 446002501), Health Holland (LSHM19057-H040), Leading Fellows Programme Marie Skłodowska-Curie COFUND en door de Association Maladie de Rendu-Osler (AMRO).

Materials

2-mercaptoethanol Milipore, Merck 805740 Biohazard: adequate safety instructions should be taken when handling
Agar Noble Difco, BD Pharmigen 214220
Alexa Fluo 555 goat anti rat IgG Life technologies A21434
APC conjugated rat anti-mouse PECAM-1 antibody (clone MEC13.3) BD Biosciences 551262
APC Rat IgG2a κ Isotype Control (Clone  R35-95) BD Biosciences 553932
Axiovert 25 inverted phase contrast tissue culture microscope ZEISS
Basic Fibroblast Growth Factor-2 (bFGF) Peprotech 450-33
Benchtop Centrifuge, Allegra X-15R Beckman Coulter 392932
Biosafety cabinet BioVanguard (Green Line) Telstar 133H401001
Bovine Serum Albumin (BSA) Sigma-Aldrich A9418
Cell counting chamber, Buerker, 0.100mm Marienfeld 640211
Cell culture dishes 60 x 15mm Corning 353802
Cell culture dishes, 35 x 10 mm Corning 353801
Cell culture plates 12-well Corning 3512
CFX96 Touch Real-Time PCR Detection System Biorad 1855196
Chicken serum Sigma-Aldrich C5405
CHIR-99021 (CT99021) HCl Selleckchem S2924
Collagen I, High Concentration, Rat Tail, 100mg Corning 354249
Collagenase A Roche 10103586001
Confocal Laser Scanning Microscope, TCS SP5 Leica
Cover glasses, 24 × 50 mm Vwr 631-0146
DAPT γ‑secretase inhibitor Sigma Aldrich D5942
DC101 anti mouse VEGFR-2 Clone BioXcell BP0060
DC101 isotype rat IgG1 BioXcell BP0290
Dimethyl sulfoxide (DMSO) Sigma-Aldrich D2438-5X Biohazard: adequate safety instructions should be taken when handling
DPBS (10x), no calcium, no magnesium Gibco, Thermofisher scientific 14200067
EDTA 40 mM Gibco, Thermofisher scientific 15575-038
Embryonic stem-cell Fetal Bovine Serum Gibco, Thermofisher scientific 16141-079 Should be lot-tested for maximum ES cell viability and growth. Heat inactivate at 60°C and store at −20 °C for up to 1 year
Eppendorf Microcentrifuge 5415R Eppendorf AG  Z605212
Erythropoietin, human (hEPO), 250 U (2.5 µg) (1 mL) Roche 11120166001
ESGRO Recombinant Mouse LIF Protein (10⁷ units  1 mL) Milipore, Merck ESG1107
Falcon tubes 15 mL Greiner Bio-One 188271
Falcon tubes 50 mL Greiner Bio-0ne 227270
Filter tip ,clear ,sterile F.Gilson, P-200 Greiner Bio-One 739288
Filter tip ,clear ,sterile F.Gilson, P10 Greiner Bio-One 771288
Filter tip ,clear ,sterile F.Gilson, P1000 Greiner Bio-One 740288
FITC conjugated anti-α Smooth Muscle Actin (SMA) (clone 1A4) Sigma Aldrich F3777
FITC conjugated rat anti-mouse CD45 (clone 30-F11) Biolegend 103107
FITC Rat IgG2b, κ Isotype Ctrl Antibody (clone RTK4530) Biolegend 400605
Fluorscent mounting media DAKO S3023
Gascompress Cutisoft 45846
Gauze Cutisoft 10 x 10 cm Bsn Medical 45844_00
Gel blotting paper, Grade GB003 Whatman WHA10547922
Gelatin solution, type B Sigma-Aldrich G1393-100 ml
Glasgow's MEM (GMEM) Gibco, Thermofisher scientific 21710082
IHC Zinc Fixative BD Pharmigen 550523
IncuSafe CO2 Incubator PHCBi MCO-170AICUV-PE
Interleukin-6, human (hIL-6) Roche 11138600001
L-Glutamine 200 mM Gibco, Thermofisher scientific 25030-024
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) Gibco, Thermofisher scientific 11140035
Microscope slide box Kartell Labware 278
Microscope slide, Starfrost Knittel glass VS113711FKB.0
Mm_Cdh5_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00110467
Mm_Eng_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00148981
Mm_Epha4_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00093576
Mm_Ephb2_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00154014
Mm_Flt1_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00096292
Mm_Flt4_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00099064
Mm_Gapdh_3_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT01658692
Mm_Kdr_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00097020
Mm_Notch1_1_SG QuantiTect Primer Qiagen QT00156982
Mm_Nr2f2_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00153104
Mm_Pecam1_1_SG QuantiTect Primer Qiagen QT01052044
Mm_Tek_1_SG QuantiTect Primer Assay Qiagen QT00114576
Mouse (ICR) Inactivated Embryonic Fibroblasts  (2 M) Gibco, Thermofisher scientific A24903 Store vials in liquid nitrogen (195.79 °C) indefinitely
Mouse embryonic stem cell line 7AC5/EYFP (ATCC SCRC-1033) ATCC SCRC-1033 Generated by Dr A Nagy, Samuel Lunenfeld Research Institute, Mount Sinai Hospital, 600 University Ave, Toronto, Ontario, M5G 1X5, Canada. [Hadjantonakis, A. K., et al. Mechanisms of Development. 76 (1–2), 79–90 (1998)].
Mouse embryonic stem cell lines Acvrl1 +/- and Acvrl1 +/+ Generated at Leiden University Medical Centre [Thalgott, J.H. et al. Circulation. 138 (23), 2698–2712 (2018)].
Mouse embryonic stem cells line E14 Provided by M Letarte laboratory and generated according to Cho, S. K., et al. Blood. 98 (13), 3635–3642 (2001).
Mouse embryonic stem cells line R1 (ATCC SCRC-1011) ATCC SCRC-1011 Generated by Dr A Nagy, Samuel Lunenfeld Research Institute, Mount Sinai Hospital, 600 University Ave, Toronto, Ontario, M5G 1X5, Canada. [Nagy, A., et al. Procedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (18), 8424–8428 (1993)].
Mouse embryonic stem cells line Z/Red (strain 129/Ola) Generated by Dr A Nagy, Samuel Lunenfeld Research Institute, Mount Sinai Hospital, 600 University Ave, Toronto, Ontario, M5G 1X5, Canada [Vintersten, K., et al. Genesis. 40 (4), 241–246 (2004)].
NanoDrop 1000 UV/VIS Spectrophotometer Thermo Fischer Scientific ND-1000
PD0325901 Selleckchem S1036
PDGF-BB, Recombinant Human Peprotech 100-14B
Pecam-1 antibody, Rat Anti-Mouse BD Biosciences 550274
Penicillin-streptomycin (10,000 U/mL) Gibco, Thermofisher scientific 15140122
Petri dish, PS, 94/16 mm, standard ,with vents, sterile Greiner Bio-One 633181
Pipetboy acu 2 Integra-Biosciences 155 019
Pipetman G Multichannel P8 x 200G Gilson F144072
Pipetman G Starter Kit, 4 Pipette Kit, P2G, P20G, P200G, P1000G Gilson F167360
Recombinant Human BMP-4 Protein R&D Systems 314-BP
RNeasy Plus mini Kit QIAGEN 74134
Serological pipettes, 10 mL Greiner Bio-One 607 180
Serological pipettes, 25 mL Greiner Bio-One 760 180
Serological pipettes, 5 mL Greiner Bio-One 606 180
Sodium hydroxide (NaOH) Merck 106498
Sodium pyruvate 100 mM Gibco, Thermofisher scientific 11360039
Test tubes 5ml round-bottom with cell-strainer cap Corning 352235
Thermal cycler, T100 Biorad 1861096
Triton X-100 (BioXtra) Sigma Aldrich T9284
Trypan Blue Solution, 0.4% Gibco, Thermofisher scientific 15250061
Trypsin (2.5%) Gibco, Thermofisher scientific 15090046
Vacuum Filter/Storage Bottle System, 500 mL Corning 430758
VEGFA165 , recombinant murine Peprotech 450-32
Water, Sterile Fresenius-Kabi B230531
Waterbath, Lab-Line Digital Thermo Fischer Scientific 18052A

References

  1. Moffat, J. G., Vincent, F., Lee, J. A., Eder, J., Prunotto, M. Opportunities and challenges in phenotypic drug discovery: an industry perspective. Nature Reviews Drug Discovery. 16 (8), 531-543 (2017).
  2. Horvath, P., et al. Screening out irrelevant cell-based models of disease. Nature Reviews. Drug Discovery. 15 (11), 751-769 (2016).
  3. Low, L. A., Mummery, C., Berridge, B. R., Austin, C. P., Tagle, D. A. Organs-on-chips: into the next decade. Nature Reviews. Drug Discovery. , (2020).
  4. Ma, C., Peng, Y., Li, H., Chen, W. Organ-on-a-Chip: A new paradigm for drug development. Trends in Pharmacological Sciences. 42 (2), 119-133 (2021).
  5. Swinney, D. C., Anthony, J. How were new medicines discovered. Nature Reviews Drug Discovery. 10 (7), 507-519 (2011).
  6. Hussain, S., et al. High-content image generation for drug discovery using generative adversarial networks. Neural Networks: The Official Journal of the INternational Neural Network Society. 132, 353-363 (2020).
  7. Scheeder, C., Heigwer, F., Boutros, M. Machine learning and image-based profiling in drug discovery. Current Opinion in Systems Biology. 10, 43-52 (2018).
  8. Wagner, B. K., Schreiber, S. L. The power of sophisticated phenotypic screening and modern mechanism-of-action methods. Cell Chemical Biology. 23 (1), 3-9 (2016).
  9. Scannell, J. W., Bosley, J. When quality beats quantity: Decision theory, drug discovery, and the reproducibility crisis. PLoS One. 11 (2), 0147215 (2016).
  10. Webster, J. D., Santagostino, S. F., Foreman, O. Applications and considerations for the use of genetically engineered mouse models in drug development. Cell and Tissue Research. 380 (2), 325-340 (2020).
  11. Howland, D. S., Munoz-Sanjuan, I. Mind the gap: models in multiple species needed for therapeutic development in Huntington’s disease. Movement Disorders: Official Journal of the Movement Disorder Scoiety. 29 (11), 1397-1403 (2014).
  12. Galaris, G., Thalgott, J. H., Lebrin, F. P. G. Pericytes in hereditary hemorrhagic telangiectasia. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1147, 215-246 (2019).
  13. Thalgott, J. H., et al. Decreased expression of vascular endothelial growth factor receptor 1 contributes to the pathogenesis of hereditary hemorrhagic telangiectasia type 2. Circulation. 138 (23), 2698-2712 (2018).
  14. Lebrin, F., et al. Thalidomide stimulates vessel maturation and reduces epistaxis in individuals with hereditary hemorrhagic telangiectasia. Nature Medicine. 16 (4), 420-428 (2010).
  15. Czechanski, A., et al. Derivation and characterization of mouse embryonic stem cells from permissive and nonpermissive strains. Nature Protocols. 9 (3), 559-574 (2014).
  16. Elling, U., et al. A reversible haploid mouse embryonic stem cell biobank resource for functional genomics. Nature. 550 (7674), 114-118 (2017).
  17. Cheng, J., et al. Targeting pericytes for therapeutic approaches to neurological disorders. Acta Neuropathologica. 136 (4), 507-523 (2018).
  18. Chade, A. R. Small vessels, big role: Renal microcirculation and progression of renal injury. Hypertension. 69 (4), 551-563 (2017).
  19. Jourde-Chiche, N., et al. Endothelium structure and function in kidney health and disease. Nature Reviews. Nephrology. 15 (2), 87-108 (2019).
  20. van Duinen, V., et al. Standardized and scalable assay to study perfused 3D angiogenic sprouting of iPSC-derived endothelial cells in vitro. Journal of Visualized Experiment: JoVE. (153), e59678 (2019).
  21. Chappell, J. C., Taylor, S. M., Ferrara, N., Bautch, V. L. Local guidance of emerging vessel sprouts requires soluble Flt-1. Developmental Cell. 17 (3), 377-386 (2009).
  22. Sato, Y., Rifkin, D. B. Inhibition of endothelial cell movement by pericytes and smooth muscle cells: activation of a latent transforming growth factor-beta 1-like molecule by plasmin during co-culture. Journal of Cell Biology. 109 (1), 309-315 (1989).
  23. Tchaikovski, V., Olieslagers, S., Bohmer, F. D., Waltenberger, J. Diabetes mellitus activates signal transduction pathways resulting in vascular endothelial growth factor resistance of human monocytes. Circulation. 120 (2), 150-159 (2009).
  24. Staton, C. A., Reed, M. W., Brown, N. J. A critical analysis of current in vitro and in vivo angiogenesis assays. International Journal of Experimental Pathology. 90 (3), 195-221 (2009).
  25. Herbert, S. P., Stainier, D. Y. Molecular control of endothelial cell behaviour during blood vessel morphogenesis. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 12 (9), 551-564 (2011).
  26. Nakatsu, M. N., Hughes, C. C. An optimized three-dimensional in vitro model for the analysis of angiogenesis. Methods in Enzymology. 443, 65-82 (2008).
  27. Nakatsu, M. N., Davis, J., Hughes, C. C. Optimized fibrin gel bead assay for the study of angiogenesis. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (186), (2007).
  28. Gau, D., et al. Pharmacological intervention of MKL/SRF signaling by CCG-1423 impedes endothelial cell migration and angiogenesis. Angiogenesis. 20 (4), 663-672 (2017).
  29. Torres-Estay, V., et al. Androgens modulate male-derived endothelial cell homeostasis using androgen receptor-dependent and receptor-independent mechanisms. Angiogenesis. 20 (1), 25-38 (2017).
  30. Merjaneh, M., et al. Pro-angiogenic capacities of microvesicles produced by skin wound myofibroblasts. Angiogenesis. 20 (3), 385-398 (2017).
  31. Rezzola, S., et al. In vitro and ex vivo retina angiogenesis assays. Angiogenesis. 17 (3), 429-442 (2014).
  32. Wang, X., Phan, D. T. T., George, S. C., Hughes, C. C. W., Lee, A. P. 3D Anastomosed microvascular network model with living capillary networks and endothelial cell-lined microfluidic channels. Methods in Molecular Biology. 1612, 325-344 (2017).
  33. Nicosia, R. F., Ottinetti, A. Growth of microvessels in serum-free matrix culture of rat aorta. A quantitative assay of angiogenesis in vitro. Laboratory Investigation; A Journal of Technical Methods and Pathology. 63 (1), 115-122 (1990).
  34. Nicosia, R. F. The aortic ring model of angiogenesis: a quarter century of search and discovery. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 13 (10), 4113-4136 (2009).
  35. Nowak-Sliwinska, P., et al. Consensus guidelines for the use and interpretation of angiogenesis assays. Angiogenesis. 21 (3), 425 (2018).
  36. Belair, D. G., Schwartz, M. P., Knudsen, T., Murphy, W. L. Human iPSC-derived endothelial cell sprouting assay in synthetic hydrogel arrays. Acta Biomaterialia. 39, 12-24 (2016).
  37. Bezenah, J. R., Kong, Y. P., Putnam, A. J. Evaluating the potential of endothelial cells derived from human induced pluripotent stem cells to form microvascular networks in 3D cultures. Scientific Reports. 8 (1), 2671 (2018).
  38. Henderson, A. R., Choi, H., Lee, E. Blood and lymphatic vasculatures on-chip platforms and their applications for organ-specific in vitro modeling. Micromachines (Basel). 11 (2), 147 (2020).
  39. Lin, D. S. Y., Guo, F., Zhang, B. Modeling organ-specific vasculature with organ-on-a-chip devices. Nanotechnology. 30 (2), 024002 (2019).
  40. Pollet, A., den Toonder, J. M. J. Recapitulating the vasculature using organ-on-chip technology. Bioengineering. 7 (1), 17 (2020).
  41. Cochrane, A., et al. Advanced in vitro models of vascular biology: Human induced pluripotent stem cells and organ-on-chip technology. Advanced Drug Delivery Reviews. 140, 68-77 (2019).
check_url/62554?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Galaris, G., Thalgott, J. H., Teston, E., Lebrin, F. P. In Vitro Three-Dimensional Sprouting Assay of Angiogenesis Using Mouse Embryonic Stem Cells for Vascular Disease Modeling and Drug Testing. J. Vis. Exp. (171), e62554, doi:10.3791/62554 (2021).

View Video