조직 공학 전체 췌 장의 외 분 비 및 내 분 비 기능 때문에 도전 이다. 우리는 그대로 돼지 췌 세제 Triton X-100의 관류에 의해 성공적인 decellularization의 프로세스, 나트륨 deoxycholate, 및 deoxyribonuclease의 해 부에 대 한 방법을 보여줍니다.
전체 췌 장의 조직 공학 당뇨병 mellitus에 대 한 현재의 치료를 개선할 수 있습니다. 궁극적인 목표는 인간 세포와 수용자 또는 xenogeneic 소스에서 조직 엔지니어 췌 하는. 효율적인 해 부, decellularization, 및 recellularization 돼지 췌의 방법의 데모는 분야를 유익할 수 있습니다. 인간의 췌 유사 돼지 췌는 3 개의 돌출부와 특별 한 해부학 적 합의 (비장, 십이지 장, 및 연결) 십이지 장 및 소장에 의해 반올림. 췌 십이지 장 엽 여러 작은 혈관에 의해 십이지 장 연결합니다. 조직 공학 췌 장의 외 분 비 및 내 분 비의 특성으로 인해 복잡 하다. 이 문서에서 우리는 전체 돼지 췌 장 해 부 구조와 일부 세포 외 매트릭스 구성 요소를 저장 하는 동안 그것을 세제와 함께 decellularize를 자세한 프로토콜을 보여줍니다. 완전 한 관류를 위해 대동맥 입구와 콘센트로 문맥으로 선택 됩니다. 다른 혈관 (간 동맥, 비장 정 맥, 비장 동맥, mesenteric 동맥 및 정 맥)과 담 즙 덕트 출혈 됩니다. 돼지 heparinized는 혈전의 형성을 방지 하 고, 해 부, 후 즉시 기관 찬 헤 파 린으로 플러시됩니다. 외 분 비 효소의 활동을 억제 하기 위해 췌 장 decellularization는 4 ° c.에 설정 되어 decellularization Triton X-100, 나트륨 deoxycholate, 및 deoxyribonuclease, 간헐적이 고 최종 광범위 한 세척의 관류에 의해 수행 됩니다. 성공적인 decellularization와 췌 흰색, 나타나고 hematoxylin와 오신 조직학 평가 보존 된 세포 외 매트릭스 구조와 핵의 부재를 보여준다. 따라서, 제안된 방법 성공적으로 해 부 전체 돼지 췌 장 decellularize을 사용할 수 있습니다.
당뇨병은 혈액에 포도 당의 수준 향상된의 존재에 의해 특징입니다. 대부분 국가1에 있는 중요 한 공중 위생 도전으로 인식 된다. 높은 혈액 포도 당 수준의 혈관 및 신 경계, 눈, 심장, 신장, 및 말단 허 혈 손상에 영향을 줍니다. 치료의 전통적인 방법 exogenous 인슐린, 마약, 그리고 생활 습관의 변화를의 주사를 포함합니다. 어떤 경우에는 질병에 대 한 치료법을 치우고, 가능한 치료 치료 수준으로 혈당 결과 인슐린을 유지 하기 위해 실패 합니다. 비록 독도 또는 전체 췌 장 이식 질병을 제거, 그것은 수행 되지 않습니다 일반적으로 적합 한 공여 장기의 부족으로 인해 고 위험 및 면역 억제 및 캡슐화2에서 포함 된 어려움 때문에.
조직 공학 및 재생 의학의 분야에서 현재 개선 이러한 문제에 대 한 솔루션을 제공 하기 위한 능력을가지고 있다. Decellularization의 기술, 인간 또는 동물 기증자 로부터 세포 물자는 중요 한 세포 외 기질 (ECM) 단백질, 성장 요인, 동안 제거 될 수 있다와 신호 분자는 비 계에 유지 됩니다. 이러한 건설 기계 면역 억제, 받는 사람의 비 면역성 줄기 세포3,4recellularization 후 장기의 기능을 복원 하려면 필요 없이 잠재적으로 이식 수 있습니다. 주요 세포 외 기질 단백질 종 가운데 보존 하 고 이식5후 거부 되지 수 수용자 또는 xenogeneic 소스에서 조직 공학 장기 임상 이식에 사용할 수 있습니다.
Decellularization 물리적 힘, 화학 세제 및 조직이 나 장기에서 세포와 핵 물질을 제거 하는 생리 적인 설정에 효소의 최적 사용을 포함 하는 잘 탐험 방법입니다. Recellularization 셀 acellular 기관에 다시 뿌리기의 절차입니다. 그것은 온도, 압력, 가스6같은 순수 허용 가능한 조건에서 오르간의 문화에 대 한 셀, 최적의 셀 시드 전략 및 생물 시스템의 많은 수를 요구 한 지적 힘든 절차.
췌 장 외 분 비 및 내 분 비 용량 때문에 조직 공학에 대 한 도전적인 조직을 여겨질 수 있다. 외 분 비 조직 내 분 비 부분 인슐린 등 호르몬을 분 비 하는 동안 여러 가지 소화 효소를 은닉 한다. 마우스7,8, 인간의9, 돼지10 에서 그대로 췌의 decellularization은 이미 알려졌다 효소 (트립 신, deoxyribonuclease [DNase])를 사용 하 여 비 이온 (Triton X-100)와 이온 세제 ( 나트륨 deoxycholate [SDC] 고 나트륨 라우릴 황산 [SDS]). 그러나, 게시 된 프로토콜에 따라 우리는 성공적인 절 개 및 완전 한 관류와 ECM 구조를 유지 하면서 decellularization 싸 워. 우리는 decellularization 동안 적용된 세제 세포 세포의 용 해 발생 기관으로 소화 효소를 방출 함으로써 추측. 출시 된 효소 ECM 발판에 돌이킬 수 없는 손상을 하 고 decellularization 및 recellularization에 대 한 비효율적인 확인. 효과적으로 췌 장 소화 효소의 작용을 억제 하는 동안 decellularizes 방법의 디자인 문제를 해결할 수 있습니다. 비록 그들은 왜 찬 온도 사용된9에 보고 하지 않았다 Peloso 그 외 여러분, 추운 온도에서 췌의 decellularization의 전략을 선택 했습니다. 같은 시간에 우리는 coeliac 트렁크 (CT) 및 우수한 mesenteric 동맥 (SMA)11관류 유입으로 대동맥을 선택 하 여 테일러 외 에서 수정 해 부 전략을 설계 되었습니다.
최근에 출판 된 기사12, 효과적인 격리와 일부 ECM 구성 요소를 유지 하면서 돼지 췌의 decellularization 하는 방법을 보여 줍니다. 이 문서에 우리는 비장, 십이지 장를 포함 하는 전체 돼지 췌 장 해 부 하는 방법과 연결 돌출부에 대 한 자세한 설명을 표시 하 고 성공적인 decellularization에 대 한 단계적 프로토콜을 제시.
4 ° C에서 SDC와 트라이 톤 X-100의 관류를 사용 하 여 제안 된 프로토콜은 성공적으로 전체 돼지 췌 장을 decellularize 것입니다. 이 기술은 과제는 기관 perfuse 순서는 다른 혈관의 분 지의 표본 결 찰 뿐만 아니라는 실질 및 그것의 공급 혈관 손상 없이 모든 3 개의 돌출부를 포함 하는 그대로 췌의 해 부 없이 누설. 돼지 췌 장 인간의 췌에 비해 다른 해부학이 있다. 그것은 3 개의 돌출부의 구성 하 고 부분적으로 그것을 둘러싼 여 소장과 가까운 접촉에서 유지 됩니다. 소장을 연결 하는 췌 장에서 여러 개의 작은 혈관으로 우리 해 함께 췌 장, 십이지 장 부. 최적화 연구 기간 동안 이러한 혈관의 무딘 절단 누설 및 솔루션의 불완전 재 관류를 보이고 있다.
때문에 대동맥 coeliac 및 우수한 mesenteric 동맥을 통해 췌에 연결, 우리는 관류 한 정 고, 따라서, 1 개의 입구만 사용 하 여 간단 하 게 입구로 대동맥을 선택 했다. 우리의 경험에서 대동맥 CT 위와 아래는 SMA의 결 찰 해 부의 시간을 줄일 것 이다 고 두 혈관의 손상의 위험을 감소 시킨다. Heparinized 돼지 뿐만 아니라 우리는 또한을 통해 차가운 덤플링의을 관류 대동맥 해 부의 직후 기관 전체 솔루션의 관류를 달성에 도움이 나타났습니다. 우리는이 혈관에 혈전의 형성을 방지 하 여 발생 하는 경우 추측. 절 개 후 초순와 췌의 초기 관류 붉은 혈액 세포를 lyse 하 고 혈전 형성 방지 기관에 혈액 잔재를 제거 것입니다. 혈 배경 위에 쉽게 발견 될 수 있습니다이 기간 또한 정 맥과 동맥의 어떤 unligated 작은 가지를 찾는 데 사용할 수 있습니다.
우리는 찬 온도 (4 ° C)에서 전체 decellularization 절차를 유지 하이 췌 장의 외 분 비 세포에서 풀어 exocrine 효소의 행동을 방해 것으로 선택 했습니다. 외 분 비 효소, 저해 하지 때 그들은 세포 막과 단백질12소화할 수 있다 세포와 ECM에 해로운 효과 발생할 수 있습니다. 중지 및 재개 셀 버스트 효과적으로 수 있습니다, 우리가 포함 동결/동결 해제 단계 처음 세제4,13의 관류 전에. 녹고 후 초기 세척 세포 파열의 잔해를 제거 합니다. 우리가 사용 하는 세제 치료 SDC와 트라이 톤 X-100 비정상적으로 높은 농도 높은 관류 속도의 혼합 이다. ECM 손상 외 분 비 세포를 제거 하 여 빠른 decellularization를 달성 하기 위해이 방법을 선택 했습니다. 우리는 하드 및 빠른 프로토콜은 췌 장 decellularization에 대 한 유익한 시간이 ECM, 따라서 보존 좋은 ECM 구성 요소와 상호 작용 하는 췌 장 효소에 사용할 수 있을 것입니다 추측. ECM 구성 요소를 유지 하려면 우리 또한 떠들고 protease 억제제 (PMSF)에 추가 세제 솔루션으로 그 외 분 비 세포14에서 릴리스 하는 효소의 활성화를 억제 합니다. 세균성 오염15의 기회를 억제 함으로써 bacteriostatic 대리인으로 작동 하는 때 나트륨 아 지 드 모든 decellularization 솔루션에 추가 됩니다.
췌 보였다 ECM 구조와 ECM 단백질 콜라겐과 엘라 스 틴의 보전이이 프로토콜에 따라 decellularized. 그러나, 있다의 상당한 손실 decellularized 췌에서 발견 되었다. 췌 장 decellularized이 방식 또한 14 일12recellularized 조각에 인간 태아의 췌 장 줄기 세포의 부착 및 외 분 비 및 내 분 비 마커의 표현에 대 한 약속을 보여주었다. 그러나, 손상과 기능 췌를 생성 하려면 추가 연구 올바른 셀 소스, 셀 형식, 셀 시드 전략, 및 생물 문화 평가에 필요 합니다.
The authors have nothing to disclose.
이 연구는 S.S.H.에 스웨덴 정부 LUA ALF에서 교부 금에 의해 융자 되었다
4mm DLP arteriotomy cannula | Medtronic | 31104 | |
2ml Unlabelled pipette | vWR | 612-3720 | |
Degasser | Biotech AB | 0001-6484 | |
DNase-I | Worthington | LS0020007 | |
Dulbecco's PBS with CaCl2 and MgCl2 | Sigma Aldrich | D8662 | |
EDTA disodium salt dihydrate | AlfaAesar | A15161.OB | |
Heparin | Leo | 387107 | |
Luer Male with 1/8" ID Barb | Oina | LM-2PP-QC | For 3X5mm silicon tube |
Peristaltic pump | Oina | SP-1X4 | |
PMSF | Roche | 10837091001 | Unstable in aqueous solution. Should be added fresh before perfusion. |
Potassium chloride | Sigma Aldrich | P5405 | |
Potassium hydrogen phosphate | Sigma Aldrich | P9791 | |
SDC | Sigma Aldrich | 30970 | |
Silicon tube 3X5mm | VWR | 2280706 | |
Sodium Azide | Sigma Aldrich | 71290 | |
Sodium chloride | Sigma Aldrich | 13423 | |
Sodium hydrogen phosphate | Merck | 71640-M | |
Suture | Vömel | 14817 | |
Syrringe 50mL | Becton Dickinson | 300137 | |
Triton-X-100 | AlfaAesar | A16046.OF |