ここでは、洗剤と recellularization を末梢血および内皮細胞中の灌流による伏在静脈 decellularization のためのプロトコルについて述べる。
ほとんど血管手術中に使用される血管の導管は、しばしば免疫抑制と貧しい開存性によって引き起こされる合併症につながる同種または合成の移植です。ティッシュ ・ エンジニア リングでは、decellularization と recellularization のメソッドを使用して受信者の範囲を含む自然な細胞外マトリックスとパーソナライズされた移植片を生成するための新しいソリューションを提供しています。末梢血の血流によってひと伏在静脈と recellularization の decellularization を実行するための詳細な方法を紹介します。静脈灌 1% 脱だったトリトン X-100, 1% トライ-n-ブチル-リン酸 (TnBP), デオキシリボヌクレアーゼ (DNase) の 2,000 の Kunitz 単位。トリトン X-100 と TnBP はいた DNase は 4 h の 37 ° C で 10 mL/分で灌流中 35 mL/分 4 時間で灌流。静脈は、純水と PBS で洗浄され、0.1% 過酢酸で殺菌し。再び PBS で洗浄され、内皮細胞培地で前処理します。静脈はバイオリアクターに接続、潅流 50 IU/mL を添加した内皮細胞培地で新鮮な血液とバイオリアクター、スティーン溶液希釈 1:1 を充填して内分泌腺由来を追加 1 h. Recellularization のヘパリンを行った血管血管内皮成長因子 (80 ng/mL)、塩基性繊維芽細胞成長因子 (4 μ L/mL)、アセチル ・ サリチル酸 (5 μ g/mL)。汚泥はインキュベーターに移動し、2 mL/分で 48 時間 3-9 ミリ モル/l. 間の血糖値を維持しながら灌流後、PBS で洗浄、内皮細胞培地でいっぱいインキュベーターで 96 時間潅流する静脈がだったと。トリトン X-100, TnBP DNase と治療は、大伏在静脈を 5 サイクルで脱。Decellularized 静脈は通常と recellularized の静脈 (明るい赤) と対照をなして白く見えた。ヘマトキシリンとエオシン (H & E) 染色脱静脈ではなく通常でのみ、核の存在を示した。Recellularized の静脈では、H & E 染色は静脈の内腔の細胞の存在を示した。
血管の管は脳動脈瘤、頚動脈狭窄症と血管の深刻な問題につながる動脈硬化のようないくつかの臨床条件に必要です。外科医は、機能的な血液供給を復元するのに自家、同種または合成の血管の管を使用します。自家血管の使用はまだ理想的なアプローチと考え、患者の可用性 majorly 制限されています。同種または合成移植などの選択肢には、免疫抑制治療と再手術1、2国に経済的負担など主要な健康の結果につながる貧しい存深遠な問題があります。血管の組織工学は自然の相同性と自家細胞移植を目指します。したがって、受信者の免疫システムは、自己として移植された臓器を認識し、それが現在の代替案と比較してより良い機能可能性がありますこのような移植では、天然タンパク質および元の構成細胞を含まれている、ので。組織は、3膀胱、尿道4気管5、および静脈6,7を正常にクリニックで使用されているように臓器を設計されています。
ティッシュのパーソナライズされた移植片を生産する技術と、続いて decellularization と recellularization ドナーから移植が必要です。Decellularization は、組織や臓器の8,9,10からセルを削除する有望な技術です。特定の物理的、化学的及び酵素法11それらを組み合わせることで、decellularization を実行できます。これらのメソッドの最適な使用率脱組織はネイティブの組織に似た細胞外マトリックスで同じような構造と機能蛋白質を持つことができます。このような臓器は、着信の幹細胞の分化、増殖、移行添付ファイルを強化する固有能力を有しています。
Recellularization は、移植に細胞を播種の動的過程と臨床移植の受信者の幹細胞を使用ことができます。骨髄間葉系幹細胞のような目的のため現在使用など臓器住民3,5,6があります。動物学の研究指向は、胎児人工多能性12,13,14は、間葉系の起源からの幹細胞を使用しています。このプロセスは、バイオリアクター (静脈を保持し、温度、ガス、pH、圧力などの必要な条件を提供しています部屋) 細胞及び培地。Recellularization の課題は、特定の種類と播種戦略全体の組織や器官に達することができる細胞での細胞の必要な番号を取得することです。にもかかわらず、ない完全な組織や器官構造的、機能的は、生成、今まで評価がされて、フィールドおよび最初の結果のいくつかの進歩は今後の可能性15を表示します。静脈の重要な機能は、組織とくびれに役立ちます、また血圧16を保持する強度を提供中の平滑筋層に炎症性細胞の浸潤を制御する内腔内皮にあります。研究では、血管内皮形成吻合または循環血管内皮前駆細胞 (Epc) 血17,18,19からダメージ、中にリダイレクトが発生することを示しています。静脈の recellularization のための戦略は、Epc の循環血液中に存在に依存します。
静脈と動脈のティッシュ エンジニア リングは、異なる decellularization と recellularization 戦略20,21に続くいくつかのグループによって行われました。当社グループも実行し、腸骨と乳腺静脈6、7の decellularization と recellularization の戦略を開発しました。Decellularization は、トリトン X-100、トリ-n-ブチル (TnBP)、リン酸塩と酵素のデオキシリボヌクレアーゼ (DNase) で静脈の動揺によって行われました。骨髄由来内皮細胞や平滑筋細胞6または末梢血7を使用して、recellularization を行った。静脈は肝外門脈閉塞6,7で小児患者の移植で機能の血液供給を提供する臨床約束を示したいずれかのプロトコルによって recellularized。
現在、小径静脈の decellularization、recellularization、汚泥処理の向上かつ容易に性能の同じプロトコルの修正バージョンを開発しました。現在の decellularization プロトコルには、洗剤洗剤撹拌ではなく圧力を使用して静脈の血流が必要な。Recellularization プロトコルには、前処理細胞接着と増殖、生存細胞接着を改善するため血中における成長因子の添加を改善するための追加の手順が含まれます。市販の製品を用いたバイオリアクターのデザインを改善を実現しました。Decellularization とひと伏在静脈の recellularization を実行するための修正されたプロトコルの詳細な説明を提案します。
伏在静脈の decellularization はここで説明したテクニックは、臍と乳腺静脈のようなすべての小径静脈にも適用することができます簡単に、シンプルでコスト効果の高い方法です。Decellularization ソリューションとその濃度をこのメソッドで使用されている私たちの以前の結果の6,7からです。にもかかわらず、decellularization の 5 サイクルをお勧めします、特定の静脈でまた気づいた 3 サイクルで完全な decellularization。ただし、再現性のある結果が得られた 5 サイクルを使用しました。このプロトコルを適用すると、我々 はさまざまな長さの静脈を脱 30 cm まで正常に (結果未発表)。45 cm decellularization ソリューションのコンセントを持ち上げると、静脈内 33 mmHg の圧力が作成されます。我々 の経験では、全体の静脈を均一に decellularizing と再現性をもって 5 サイクルの重要なステップとしてこれを気づいた。選ばれた圧力は通常の伏在静脈圧 (5-10 mmHg) の 3 倍以上ですが無能と同じ静脈 (静脈瘤)23です。さらに、この高圧が静脈壁に大きな力を作成し、効率的かつ迅速な細胞の除去に役立つ可能性があります、したがって、我々 は推測します。
TnBP は有機溶剤と水に不溶なので洗剤を曇りになるまで攪拌は重要です。それ以外の場合、洗剤はフロートされます。同じ理由から、ソリューションでは、混合 TnBP を保つために、洗剤の排水チューブは、ホース コンセント付きのガラス瓶の上部に置かれました。TnBP の効率的な除去洗浄水 TnBP 液滴をフローティングの有無によってすべてのサイクルでの使用を見ることができる後の静脈。また、decellularized 組織をまた作り出した DNase ステップをスキップが、decellularized の組織の比較的高い DNA 量の気づいたいくつかの場合、気づいています。高流量・高圧する効率的な DNase 活動の必要がないため低灌流率 (10 mL/分) を使用する場合があります。異なる蠕動性ポンプは、その小さいサイズのセットアップの簡単な処理に役立つように使用されました。我々 はサイクル 2 で decellularization 結果の間にほとんどの細胞の損傷を気づいた、1 と 3 (未発表結果) サイクル中に DNase 処理をスキップしておすすめ。生体力学特性の保存特性解析と細胞外マトリックス蛋白質の定量化が本稿では実行されていないにもかかわらず類似した decellularization プロトコルと私たちの前の経験を示した細胞外マトリックスの構造と蛋白質の7。これらの静脈で予備の定量化実験生産 (未発表) 同様の結果が既に出版された結果はこの自信を強化します。
セル拡張時間が長く、拡張セル、外科的侵襲と不快感で患者の自発の突然変異を回避できると血を使用して recellularization、拡大した骨髄細胞の便利で簡単なプロセスです。Epc を循環からの内皮化も発生、血液内皮細胞培地による血液灌流が続くとその灌流を行ったことが知られているので recellularization の十分であります。このような 2 つの静脈は肝外門脈閉塞7児に移植されたとき、移植の成功の結果から静脈の組織同様のメソッドを使用して設計の安全性を見る。脱細胞外マトリックスにおける成長因子が血液24から Epc を循環の添付ファイルを許可することが推測された.次のようなプロトコルの静脈の recellularization は、VEGF 受容体 2 と分化 (CD) 14 CD45 表現する細胞膜7みながらルーメン上のクラスターの肯定的な細胞を示した。我々 はまた、連続した内皮層観測されないことがすべての場合に特にそのような個人が循環前駆細胞の25の数を減少していることが知られている、古いや病気の患者からの血液を使用する場合を想像します。受信者自身とその血流を仮定するただし、血液が抗原 decellularization のため公開されて、移植だけではなく移植時の炎症性副作用の可能性を減らす可能性がありますの多くをマスク脱血管。さらに、血液灌流は、内腔と順番循環前駆細胞の生体内でrecellularization の急速なプロセスの結果の増加を募集する外膜における増殖因子の増加されたレベルを沈殿できます。
本研究で用いたバイオリアクター デザインの利点は、完全なオートクレーブ、組み立て簡単、費用対効果、取り扱いが容易、損傷の少なくとも可能性です。私たちの経験では長さ 10 cm にアップされた recellularized の静脈、現在設計を使用します。にもかかわらず静脈の最大長さ 25 cm は、バイオリアクター内の”U”形で静脈を保つことによっても recellularized することができます、これは検証する必要があります。バイオリアクター デザインは、静脈の流れの方向は重力に対して人間のこれらの静脈の流れの法線方向であるように設計されていますを示しています。内皮の中のステップの 12 h 灌流は、静脈前提、裏付けし着信 Epc の添付ファイルに対する親和性を高めます。余分なヘパリンおよび灌流 1 時間の加算は血流中にチューブに血栓の形成のリスクを下げます。
必要な血液量は静脈の長さに依存します。私たちは血液量に従う基本的な原則は、静脈が血液に浸漬されることです。45 mL を超える血液ボリュームを処理しながら、時折混合は汚泥の底で細胞蓄積を防ぐ必要があります。我々 は、大量のタンパク質と臓器移植26,27の間に組織の健康を維持するために必要なコンポーネントが含まれているために血液がスティーンのソリューションを追加しました。彼らは強力な血管新生増殖因子28彼らの存在は、Epc29,30,31,32 の分化・増殖、移行を誘導する VEGF および B-FGF の追加は有益です.VEGF の追加量は、Epc の増殖が 80 ng/mL でみた以前未発表の研究結果に基づいています。アスピリンの血小板33内皮層への愛着のチャンスを減らすの活性化を阻害します。継続的な監視とグルコース添加の細胞増殖と赤血球の溶血反応を防止するために有益もなります。
簡単な採血のみが受信者から必要である場合は、以下の技術的な専門知識を必要とする簡単な実行可能なプロシージャとして考えることが。にもかかわらず、開始から終了するここで示されている全体の手順は、20 日間かかります、保存として decellularized の静脈、棚から製品は患者のために 8 日に手順を短縮します。脱静脈のストレージは技術的に recellularization 効率を影響はありませんがそれを評価する必要があります。組織設計の静脈を生成この手順用閉塞静脈、静脈不全免疫抑制を必要とせず下肢静脈瘤につながるとのより良い品質提供を交換、バイパス手術クリニック患者のための生活。
The authors have nothing to disclose.
我々 は、実験で使用される血管を提供するヘルプについては教授アンダース Jeppsson を感謝したいです。本研究は、融資 SSH に LUA アルフ付与によって。
4-Port Cap | CPLabSafety | WF-GL45-4Kit | |
Acetyl salicylic acid | Sigma Aldrich | A5376 | |
Anti-Anti | Life Technologies | 15240-062 | |
B-FGF | Lonza | cc-4113B | |
Blood Glucose monitoring system – Free style Lite | Abbott | 70808-70 | |
D-Glucose | Sigma Aldrich | G8769 | |
DNase-I | Worthington | LS0020007 | |
Dulbecco's PBS with CaCl2 and MgCl2 | Sigma Aldrich | D8662 | |
EDTA disodium salt dihydrate | AlfaAesar | A15161.OB | |
EGM-2 Growth Factors Kit | Lonza | CC-4176 | |
EG-VEGF | Peprotech | 100-44 | |
Glass bottle 250ml | VWR | 2151593 | Any bottle with GL45 cap can be used |
Glass bottle 1L | VWR | 2151595 | Any bottle with GL45 cap can be used |
Glass jar 500ml with bottom hose outlet | Kimble Chase Life Science | 14607 | |
Heparin | Leo | 387107 | |
Heparin Coated Vacutainer Tubes | Becton Dickinson | 368480 | |
Human AB Serum | Sigma Aldrich | H3667 | |
L-Glutamine | Life Technologies | 25030-024 | |
Luer Female with 1/8" ID Barb | Oina | LF-2PP-QC | For 3X5mm silicon tube |
Luer Female with 3/32" ID Barb | Oina | LF-1.5PP-QC | For 2X4mm silicon tube |
Luer Male with 3/32" ID Barb | Oina | LM-1.5PP-QC | For 2X4mm silicon tube |
Luer Male with 1/8" ID Barb | Oina | LM-2PP-QC | For 3X5mm silicon tube |
Luer Male with 5/32" ID Barb | Cole Parmer | EW-45518-06 | For 5X8mm silicon tube |
MCDB 131 | Life Technologies | 10372-019 | |
Per acetic acid | Sigma Aldrich | 433241 | |
Peristaltic pump I | Masterflex | 7524-45 | For Decellularization setup 1 and 2. The cassette used is 7519-75 |
Peristaltic pump II | Ismatec | ISM941 | For Decellularization setup 3 and Recellularization bioreactor. |
Potassium chloride | Sigma Aldrich | P5405 | |
Potassium hydrogen phosphate | Sigma Aldrich | P9791 | |
Reducing Connector 1.5mmX2.5mm | Biotech | ISM569A | |
Shaker | Ika | KS4000 i control | |
Sodium Azide | Sigma Aldrich | 71290 | |
Sodium chloride | Sigma Aldrich | 13423 | |
Sodium hydrogen phosphate | Merck | 71640-M | |
Steen solution | Xvivo | 19004 | |
Suture | Agnthos | 14817 | |
Tri-n-butyl Phosphate | AlfaAesar | A16084.AU | |
Triton-X-100 | AlfaAesar | A16046.OF | |
Tube 60ml with flat base | Sarstedt | 60596 | |
Tube A | VWR | 2280706 | Cut 3 pieces, each of 25 cm length for decellularization perfusion steup 1 and 2 |
Tube B | VWR | 2280706 | Cut 1 piece of 35 cm length for decellularization perfusion steup |
Tube C | VWR | 2280706 | Cut 5 pieces, each of 75 cm length for decellularization perfusion steups 1-3 |
Tube D | VWR | 2280706 | Cut 1 piece of 90 cm length for decellularization perfusion steup 2 |
Tube E | VWR | 2280706 | Cut 1 piece of 20 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube F | VWR | 2280713 | Cut 2 pieces, each of 15 cm length for decellularization perfusion steup 1 and 2 |
Tube G | VWR | 2280713 | Cut 2 pieces, each of 15 cm length for decellularization perfusion steup 1 and 2 |
Tube H | VWR | 2280703 | Cut 1 piece of 15 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube I | VWR | 2280703 | Cut 1 piece of 20 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube J | VWR | 2280703 | Cut 1 piece of 25 cm length for recellularization perfusion steup |
Tube K | VWR | 2280703 | Cut 2 pieces, each of 35 cm length for recellularization perfusion steup |