הנדסת רקמות הלבלב כל היא אתגר פונקציות האנדוקרינית אקסוקרינית שלה. אנו מראים שיטת ניתוח הלבלב חזירי שלם של תהליך של decellularization מוצלחת מאת זלוף של דטרגנטים טריטון X-100, סודיום deoxycholate, ואת deoxyribonuclease.
הנדסת רקמות הלבלב כל יכול לשפר טיפולים שוטפים עבור סוכרת. המטרה הסופית היא רקמת הלבלב מהנדס ממקור allogeneic או xenogeneic עם תאים אנושיים. הפגנה של שיטות עבור ניתוח יעיל, decellularization, recellularization של הלבלב חזירי יכול להפיק תועלת השדה. דומה הלבלב אנושי, חזירי הלבלב יש הסכם אנטומי מיוחד עם שלוש אונות (הטחול, תריסריון, וחיבור) מעוגל על ידי התריסריון והמעי הדק. האונה תריסריון הלבלב מתחבר התריסריון על ידי מספר כלי דם קטנים. הנדסת רקמות הלבלב הוא מסובך בשל טבעה, האנדוקרינית אקסוקרינית. בנייר זה, אנו מראים פרוטוקול מפורט לנתח הלבלב כל חזירי, decellularize אותו עם חומרי ניקוי בעת שמירת מבנהו ורכיבים מסוימים מטריצה חוץ-תאית. כדי להשיג זלוף מלאה, אבי העורקים נבחר כניסת ו וריד שער הכבד כמו שקע. כלי הדם (עורק הכבד, הטחול וריד, עורק הטחול, עץ עורק, וריד מצע המעי העליון) ואת צינור המרה אחרים מאתרים. כדי למנוע היווצרות של כגון, החזיר heparinized ו, מיד לאחר ניתוח, האיבר התרוקן עם הפרין קר. כדי לעכב את הפעולה של אנזימים אקסוקרינית, מוגדר decellularization הלבלב-4 מעלות צלזיוס. Decellularization מתבצע על ידי זלוף של טריטון X-100, סודיום deoxycholate, deoxyribonuclease, עם כביסה נרחב לסירוגין והאחרון. עם decellularization מוצלח, הלבלב מופיעה לבן ומראה הערכה היסטולוגית ועם hematoxylin אאוזין היעדרות של גרעינים עם מבנה מטריצה חוץ-תאית משומר. לכן, השיטה המוצעת יכול לשמש בהצלחה לנתח, decellularize הלבלב כל חזירי.
סוכרת מאופיין על ידי הנוכחות של רמות גבוהות של גלוקוז בדם. היא מוכרת בתור אתגר מרכזי בריאות הציבור המדינות רוב1. רמות גבוהות של גלוקוז בדם משפיע על כלי הדם, מערכת העצבים, גרימת נזק בעיניים, בלב, בכליות, ואת הגפיים איסכמיה. השיטות המסורתיות של הטיפול כוללים זריקות של אינסולין אקסוגני, תרופות, שינויים באורח החיים. שמה בצד תרופה למחלה, במקרים מסוימים, הטיפולים להיכשל לשמור על האינסולין ברמות טיפולית, וכתוצאה מכך היפרגליקמיה. למרות השתלת של איים קטנים או הלבלב כל מבטלת את המחלה, זה לא נפוץ נעשה בשל מחסור האיברים תורם מתאים ובשל הסיכונים והקשיים מעורב החיסוני, כימוס2.
שיפורים הנוכחי בתחום של הנדסת רקמות ורפואה רגנרטיבית בעלי היכולת למתן פתרון לבעיות אלה. עם הטכניקה של decellularization, ניתן להסיר את החומר הסלולר מתורם אדם או בעלי חיים תוך החלבונים החשובים מטריצה חוץ-תאית (ECM), גורמי גדילה, ואת מולקולות איתות יישמרו בלגרדום. פיגומים כזה יכול פוטנציאלית להיות מושתלים ללא צורך החיסוני, כדי לשחזר את תפקוד האיבר לאחר recellularization עם3,-immunogenic בתאי גזע של המטופל4. האברים רקמות מהונדסים ממקורות allogeneic או xenogeneic יכול לשמש השתלת קלינית, החלבונים העיקריים מטריצה חוץ-תאית נשמרים בין המינים, לא יכול להיות דחתה לאחר השתלת5.
Decellularization היא שיטה מוכר הכרוכות אופטימלית של הכוחות הפיזיקליים, חומרי ניקוי כימיים, אנזימים בסביבה הפיזיולוגית כדי להסיר תאים וחומרים גרעיניים רקמה או איבר. Recellularization הוא הליך של זריעת תאי בחזרה לתוך האיבר acellular. . זה הליך קשה מבחינה אינטלקטואלית, הדורשות מספר גדול של תאים, אסטרטגיית אופטימום זורעות תא, ומערכת ביוריאקטור לתרבות של האיבר-תנאים מקובלים מבחינה פיזיולוגית כמו טמפרטורה, לחץ, גזים6
הלבלב יכול להיחשב טישו מאתגרת עבור הנדסת רקמות בגלל שלה אקסוקרינית ויכולות האנדוקרינית. הרקמה האקסוקרינית מפריש אנזימי עיכול מספר, בעוד החלק האנדוקרינית מפרישה הורמונים, כולל אינסולין. Decellularization של הלבלב ללא פגע מן העכבר7,8, אנושי9ו חזיר10 כבר דווח באמצעות אנזימים (טריפסין, deoxyribonuclease [DNase]) ללא יונית (טריטון X-100) ו (דטרגנטים יוניים נתרן deoxycholate [SDC], נתרן גופרתי dodecyl [מרחביות]). עם זאת, בעקבות הפרוטוקולים שפורסמו, נאבקנו עם לנתיחה מוצלחת, מלאה זלוף, decellularization תוך שמירה על מבנה ה-ECM אנחנו משערים כי חומרי ניקוי יישומית במהלך decellularization גורם פירוק של התאים, ובכך משחרר אנזימי עיכול לתוך איבר המין. אנזימים שפורסמו לגרום לנזק בלתי הפיך של לגרדום ECM ולהפוך אותו יעיל עבור decellularization ו- recellularization. עיצוב של השיטה שבה ביעילות decellularizes הלבלב בזמן מעכב את הפעולה של אנזימי העיכול עשויה לפתור את הבעיה. בחרנו את האסטרטגיה של Peloso. et al., של decellularization של הלבלב בטמפרטורה קרה, למרות שהם לא דיווח על הסיבה וקרות מהטמפ בשימוש9. במקביל, תיכננו אסטרטגיה הקרע עם שינויים של טיילור et al. על-ידי בחירת אבי העורקים כמו כניסת זלוף מעל המטען הצליאק (CT), עורק מצע המעי העליון סופריור (SMA)11.
מאמר שפורסם לאחרונה12, נדגים שיטה עבור בידוד יעיל ו decellularization של הלבלב חזירי תוך שמירה על רכיבים מסוימים ECM. בנייר זה, אנו להציג תיאור מפורט של איך לנתח כל חזירי לבלב המכיל הטחול, תריסריון, חיבור אונות, ולהציג פרוטוקול stepwise עבור decellularization מוצלח.
הפרוטוקול המוצע, באמצעות זלוף SDC, טריטון X-100 ב 4 ° C, decellularize הלבלב כל חזירי בהצלחה. האתגר בטכניקה זו הוא ניתוח הלבלב שלם המכיל כל האונות שלוש ללא פגיעה parenchyma ו. הקערות המספקת, וכן את מצדו של הסניפים כלי הדם של הדגימה כדי perfuse את האיבר בלי דליפה. הלבלב חזירי יש של האנטומיה שונה בהשוואה בלבלב האנושי. הוא מורכב משלוש אונות, נשאר בקשר הדוק עם המעי הדק על ידי חלקית המקיפים אותו. פרקנו התריסריון יחד עם הלבלב, כמו מספר כלי דם קטנים מן הלבלב מתחבר המעי. במהלך הלימודים אופטימיזציה, חיתוך בוטה של כלי דם אלה הראו זליגת זלוף לא שלם של פתרונות.
מאז העורקים מתחבר הלבלב דרך העורקים מצע המעי העליון הצליאק והסופריור, בחרנו העורקים כמו מעין שקע בחופו לשמור את זלוף פשוטה באמצעות רק בצינורית אחד ו, לכן, כניסה אחת. מניסיוננו, מצדו של אבי העורקים מעל ה-CT ומתחת של SMA יקטן הזמן של דיסקציה ומפחיתה את הסיכון של פגיעה כלשהי שתי הספינות. בנוסף חזיר heparinized, שמנו לב גם כי זלוף של הפארין קר ויה מיד לאחר דיסקציה אבי העורקים מסייעת בהשגת זלוף של פתרונות לכל אורך איבר המין. אנחנו משערים אם מצב זה מתרחש על-ידי מניעת היווצרות של קרישי דם בכלי הדם. זלוף הראשונית של לבלב עם הנדסה גנטית מים לאחר ניתוח lyse כדוריות דם אדומות ולהסיר שאריות הדם באיבר, ובכך מונע היווצרות של קרישי דם. בתקופה זו גם ניתן למצוא בכל סניפי קטן unligated של ורידים, עורקים, כמו זרימת הדם ניתן להבחין בקלות מעל הרקע.
בחרנו להשאיר את ההליך כולו decellularization בטמפרטורות קרות (4 ° C), כמו זה לעכב את הפעולה של אנזימים אקסוקרינית לשחרר מתאי אקסוקרינית של הלבלב. אנזימים אקסוקרינית, כאשר לא עכבות, יכול לגרום חד משמעית את ECM, והתאים כפי שהם מסוגלים לעכל קרום התא וב -חלבונים12. כפי הקפאה והפשרה של יכולות להתפוצץ ביעילות את התאים, כללנו צעד ההקפאה/ההפשרה, בתחילה עוד לפני זלוף של דטרגנטים4,13. לשטוף את הראשונית לאחר מפשיר יסיר את שרידי התא מתפרץ. הטיפול דטרגנט השתמשנו הוא שילוב של SDC טריטון X-100 בריכוזים גבוהים מהרגיל, במהירות גבוהה זלוף. בחרנו בגישה זו כדי להשיג decellularization מהר יותר על-ידי הסרת התאים אקסוקרינית נזק של ECM. אנו משערים כי פרוטוקול חזק ומהר הוא מועיל עבור הלבלב decellularization, כפי פחות זמן יהיה זמין עבור אנזימי לבלב לקיים אינטראקציה עם ה-ECM, וכך לשמר את רכיבי ה-ECM טוב. כדי לשמר את רכיבי ה-ECM, גם הוספנו סרין מעכב פרוטאז (PMSF) הפתרונות דטרגנט, כמו זה ימנע את ההפעלה של אנזימים שוחרר מן התאים אקסוקרינית14. אזיד הנתרן נוסף כל הפתרונות decellularization, כאשר היא פועלת כסוכן bacteriostatic, ובכך מעכבים את הסיכוי לזיהום חיידקי15.
הלבלב decellularized בעקבות פרוטוקול זה הראה על שימור מבנים ECM, ה-ECM חלבונים קולגן ואלסטין. עם זאת, לאובדן משמעותי של glycosaminoglycans היה לב בלבלב decellularized. הלבלב decellularized באופנה זה הראה גם ההבטחה עבור ההחזקה של האדם תאי גזע עובריים הלבלב ואת הביטוי של סמנים, האנדוקרינית אקסוקרינית חתיכות recellularized 14 ימים12. עם זאת, כדי ליצור של הלבלב שלמים ולא פונקציונלי, מחקר נוסף נדרש בהערכת מקורות התא הנכון, סוגי תאים, תא אסטרטגיות זריעה והתרבות ביוריאקטור.
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה מומן על ידי מענק מאלף LUA הממשלה השוודי S.S.H.
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 |